JP2021188540A - Egrシステム - Google Patents

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Abstract

【課題】EGRガスが流れる吸気通路やEGR通路の内壁を応答性良く温度上昇させると共に、その温度を精密に制御すること。【解決手段】EGRシステムは、エンジン1から排気通路3へ排出される排気の一部をEGRガスとしてEGR通路12を介して吸気通路2へ流してエンジン1へ還流させる。EGRシステムは、EGRガスが流れる吸気通路2(吸気マニホールド5)及びEGR通路12(EGRガス分配器15)の少なくとも一方の内壁に設けられる各発熱被膜29,30と、各発熱被膜29,30に通電する少なくとも一対のプラス電極31,33及びマイナス電極32,34と、吸気通路2(5)及びEGR通路12(15)の暖機状態を検出する水温センサ71及び吸気温センサ77と、検出される暖機状態に基づき、EGR開始以前から、各発熱被膜29,30への通電を制御する電子制御装置80とを備える。【選択図】 図1

Description

この明細書に開示される技術は、エンジンから排気通路へ排出される排気の一部をEGRガスとしてEGR通路を介して吸気通路へ流してエンジンへ還流させるように構成したEGRシステムに関する。
従来、この種の技術として、例えば、下記の特許文献1に記載される技術「吸気マニホールド」が知られている。この技術は、吸気マニホールドにおいて、エンジンの各気筒へ吸気を分配する複数の分岐管に、補助ガス(EGRガス、PCVガス等)を分配するガス分配部が設けられる。このガス分配部には、エンジンの冷却水を利用した温水が流れる温水通路部が隣接して設けられる。また、ガス分配部と温水通路部との間の隔壁には、熱伝導率の良い材料(カーボン粉含有樹脂や金属板のインサート成形)が設けられる。そして、温水通路部の温水熱によりガス分配部を効率よく保温し、ガス分配部の中での凝縮水の発生や凍結を抑えるようになっている。
特開2018−44518号公報
ところが、特許文献1に記載の技術では、ガス分配部と温水通路部との間の隔壁に熱伝導率の良い材料が設けられているものの、温水温度がエンジンの暖機状態に依存していることから、ガス分配部の温度上昇に時間がかかる上、ガス分配部の温度を精密に制御することが難しかった。
この開示技術は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、EGRガスが流れる吸気通路及びEGR通路の少なくとも一方の内壁を応答性良く温度上昇させると共に、その温度を精密に制御することを可能としたEGRシステムを提供することにある。
上記目的を達成するために、請求項1に記載の技術は、エンジンから排気通路へ排出される排気の一部をEGRガスとしてEGR通路を介して吸気通路へ流してエンジンへ還流させるように構成したEGRシステムにおいて、EGRガスが流れる吸気通路及びEGR通路の少なくとも一方の内壁に設けられる発熱被膜と、発熱被膜に通電するための少なくとも一対のプラス電極及びマイナス電極と、吸気通路及びEGR通路の暖機状態を検出するための暖機状態検出手段と、検出される暖機状態に基づき、EGRを開始する以前から、発熱被膜への通電を制御するための通電制御手段とを備えたことを趣旨とする。
上記技術の構成によれば、プラス電極及びマイナス電極を介して発熱被膜へ通電することで、発熱被膜が発熱し、EGRガスが流れる吸気通路及びEGR通路の少なくとも一方の内壁が加熱される。ここで、通電制御手段は、暖機状態検出手段により検出される吸気通路及びEGR通路の暖機状態に基づき、EGRを開始する以前から、発熱被膜への通電を制御する。従って、発熱被膜が設けられる吸気通路及びEGR通路の少なくとも一方の内壁の温度や温度上昇が、EGRを開始する以前から、吸気通路及びEGR通路の暖機状態に応じて調節される。
上記目的を達成するために、請求項2に記載の技術は、請求項1に記載の技術において、通電制御手段は、発熱被膜への通電に際し、エンジンの始動時における暖機状態に基づいて通電時間を制御することを趣旨とする。
上記技術の構成によれば、請求項1に記載の技術の作用に加え、エンジンの始動時における暖機状態に応じて発熱被膜への通電時間が調整される。
上記目的を達成するために、請求項3に記載の技術は、請求項1に記載の技術において、通電制御手段は、発熱被膜への通電に際し、エンジンの始動時における暖機状態に基づいて通電をカットするための通電カット暖機状態を算出し、発熱被膜への通電後に、通電カット暖機状態に基づいて通電をカットすることを趣旨とする。
上記技術の構成によれば、請求項1に記載の技術の作用に加え、エンジンの始動時における暖機状態に応じて算出された通電カット暖機状態に基づき、発熱被膜への通電後に、その通電がカットされる。従って、エンジンの始動時における暖機状態に応じて発熱被膜の発熱時間が調整される。
上記目的を達成するために、請求項4に記載の技術は、請求項1乃至3のいずれかに記載の技術において、通電制御手段は、発熱被膜への通電に際し、エンジンの始動時における暖機状態に基づいて通電の電流値又は電圧値を制御することを趣旨とする。
上記技術の構成によれば、請求項1乃至3のいずれかに記載の技術の作用に加え、エンジンの始動時における暖機状態に応じて発熱被膜の発熱状態が調整される。
上記目的を達成するために、請求項5に記載の技術は、請求項4に記載の技術において、通電制御手段は、発熱被膜への通電に際し、エンジンの始動時における暖機状態とEGRを開始するための暖機状態との差に応じて通電の電流値又は電圧値を増加させることを趣旨とする。
上記技術の構成によれば、請求項4に記載の技術の作用に加え、発熱被膜への通電に際し、エンジンの始動時における暖機状態とEGRを開始するための暖機状態との差に応じて通電の電流値が増加するので、エンジンの始動時からEGRを開始するまでに通電する電流値が増加した分だけ発熱被膜からの発熱が増える。
上記目的を達成するために、請求項6に記載の技術は、請求項1乃至5のいずれかに記載の技術において、通電制御手段は、エンジンの始動前における暖機状態に基づいてエンジンの始動前に発熱被膜への通電を開始することを趣旨とする。
上記技術の構成によれば、請求項1乃至5のいずれかに記載の技術の作用に加え、エンジンの始動前における暖機状態に基づいてエンジンの始動前から発熱被膜への通電が開始されるので、エンジンの始動前から発熱被膜の発熱が始まり、その発熱温度が適度に高められる。
上記目的を達成するために、請求項7に記載の技術は、請求項1乃至6のいずれかに記載の技術において、通電制御手段は、EGRカットを所定時間継続した場合は、エンジンの始動後における暖機状態に基づいて発熱被膜への再通電を実施することを趣旨とする。
上記技術の構成によれば、請求項1乃至6のいずれかに記載の技術の作用に加え、EGRカットを所定時間継続した場合は、エンジンの始動後における暖機状態に基づいて発熱被膜への再通電が実施されるので、EGRカット後にも必要に応じて発熱被膜が発熱する。
上記目的を達成するために、請求項8に記載の技術は、請求項1乃至7のいずれかに記載の技術において、通電制御手段は、エンジンの始動時における暖機状態に応じて通電を開始するための通電開始暖機状態を算出し、エンジンの始動後に暖機状態が通電開始暖機状態となったときに発熱被膜への通電を開始することを趣旨とする。
上記技術の構成によれば、請求項1乃至7のいずれかに記載の技術の作用に加え、次のような作用を有する。すなわち、発熱被膜の昇温特性は、エンジンの始動時における暖機状態が低いほど良くなる傾向がある。通電制御手段は、エンジンの始動時における暖機状態に応じて通電開始暖機状態を算出し、エンジンの始動後に暖機状態が通電開始暖機状態となったときに発熱被膜への通電を開始する。従って、発熱被膜は、その暖機状態に応じた昇温特性に基づいて通電が開始される。
上記目的を達成するために、請求項9に記載の技術は、請求項1乃至8のいずれかに記載の技術において、EGRを制御するためのEGR制御手段を更に備え、EGR制御手段は、エンジンの始動時における暖機状態とEGRを開始するための暖機状態との差が小さい場合は、EGRを開始するための暖機状態を高温側の暖機状態へ変更することを趣旨とする。
上記技術の構成によれば、請求項1乃至8のいずれかに記載の技術の作用に加え、エンジンの始動時における暖機状態とEGRを開始するための暖機状態との差が小さい場合は、EGRを開始するための暖機状態が高温側の暖機状態へ変更されるので、エンジンの始動時からEGRを開始するまでに、発熱被膜へ通電する時間が長くなる。
上記目的を達成するために、請求項10に記載の技術は、請求項1乃至9のいずれかに記載の技術において、暖機状態を示すパラメータは、エンジンに吸入される吸気の温度、エンジンの冷却水の温度、吸気通路の内壁の温度及びEGR通路の内壁の温度のうち少なくとも一つを含むことを趣旨とする。
上記技術の構成によれば、暖機状態を示す各種パラメータに応じて発熱被膜への通電が行われ、請求項1乃至9のいずれかに記載の技術と同等の作用が得られる。
請求項1に記載の技術によれば、EGRガスが流れる吸気通路及びEGR通路の少なくとも一方の内壁を応答性良く温度上昇させることができると共に、その温度を精密に制御することができる。この結果、EGRを開始したときにEGRガスが流れる吸気通路及びEGR通路の少なくとも一方の内部での凝縮水の発生を抑えることができる。
請求項2に記載の技術によれば、請求項1に記載の技術の効果に加え、発熱被膜を必要以上に通電することがなく、無駄な通電を防止することができる。
請求項3に記載の技術によれば、請求項1に記載の技術の効果に加え、発熱被膜を必要以上に通電することがなく、無駄な通電を防止することができる。
請求項4に記載の技術によれば、請求項1乃至3のいずれかに記載の技術の効果に加え、低温下でも、EGRガスが流れる吸気通路及びEGR通路の少なくとも一方の内壁を速やかに温度上昇させることができる。
請求項5に記載の技術によれば、請求項4に記載の技術の効果に加え、EGRを開始するための暖機状態を相対的に低い暖機状態に設定しても、EGRを開始する以前に、EGRガスが流れる吸気通路及びEGR通路の少なくとも一方の内壁の温度を速やかに高めることができる。
請求項6に記載の技術によれば、請求項1乃至5のいずれかに記載の技術の効果に加え、EGRガスが流れる吸気通路及びEGR通路の少なくとも一方の内壁の温度をエンジンの始動時までに適度な温度に高めることができる。この結果、EGRを開始したときにEGRガスが流れる吸気通路及びEGR通路の少なくとも一方の内部での凝縮水の発生をより確実に抑えることができる。
請求項7に記載の技術によれば、請求項1乃至6のいずれかに記載の技術の効果に加え、EGRガスが流れる吸気通路及びEGR通路の少なくとも一方の内壁をEGRカット後にも適度な温度に維持することができる。この結果、EGRカット後にもEGRガスが流れる吸気通路及びEGR通路の少なくとも一方の内部での凝縮水の発生を抑えることができる。
請求項8に記載の技術によれば、請求項1乃至7のいずれかに記載の技術の効果に加え、発熱被膜をEGRガスが流れる吸気通路及びEGR通路の少なくとも一方の内壁の加熱に必要な時間だけ発熱させることができ、不要な発熱を回避することができる。この結果、システムを省電力化することができ、発熱被膜の耐用時間を延ばすことができる。
請求項9に記載の技術によれば、請求項1乃至8のいずれかに記載の技術の効果に加え、EGRを開始するための暖機状態を低い温度に設定しても、エンジンの始動時における暖機状態に応じてEGRを開始するための暖機状態が見直されることで、EGRを開始する以前に、EGRガスが流れる吸気通路及びEGR通路の少なくとも一方の内壁の温度を適度に高めることができる。
請求項10に記載の技術によれば、請求項1乃至9のいずれかに記載の技術と同等の効果が得られる。
第1実施形態に係り、エンジンシステムを示す概略構成図。 第1実施形態に係り、EGRガス分配器が設けられる吸気マニホールドの概略を示す側面図。 第1実施形態に係り、EGRガス分配器を前側から視て示す斜視図。 第1実施形態に係り、EGRガス分配器を示す平面図。 第1実施形態に係り、EGRガス分配器を示す正面図。 第1実施形態に係り、EGRガス分配器のガスチャンバを示す図4のA−A線断面図。 第1実施形態に係り、上ケーシングの外側を示す斜視図。 第1実施形態に係り、上ケーシングの内側を示す平面図。 第1実施形態に係り、下ケーシングの内側を示す斜視図。 第1実施形態に係り、下ケーシングの内側を示す平面図。 第1実施形態に係り、第1の通電制御の内容を示すフローチャート。 第1実施形態に係り、始動時吸気温度、始動時冷却水温度に応じた必要通電時間を求めるために参照される必要通電時間マップ。 第1実施形態に係り、第1の通電制御実行時における各種パラメータの挙動を示すタイムチャート。 第2実施形態に係り、第2の通電制御の内容を示すフローチャート。 第2実施形態に係り、始動時吸気温度、始動時冷却水温度に応じた通電カット冷却水温度を求めるために参照される通電カット冷却水温度マップ。 第3実施形態に係り、第3の通電制御の内容を示すフローチャート。 第3実施形態に係り、始動時吸気温度、始動時冷却水温度に応じた通電開始電流値を求めるために参照される通電開始電流値マップ。 第3実施形態に係り、冷却水温度に応じた下限電流値を求めるために参照される下限電流値マップ。 第3実施形態に係り、第3の通電制御実行時における各種パラメータの挙動を示すタイムチャート。 第4実施形態に係り、エンジンシステムを示す概略構成図。 第4実施形態に係り、第4の通電制御の内容を示すフローチャート。 第4実施形態に係り、始動前吸気温度に応じたプレ通電時間を求めるために参照されるプレ通電時間マップ。 第5実施形態に係り、第5の通電制御の内容を示すフローチャート。 第6実施形態に係り、EGR開始水温度設定制御の内容を示すフローチャート。 第6実施形態に係り、EGR開始水温度を設定した後の各通電制御実行時における各種パラメータの挙動を示すタイムチャート。 第7実施形態に係り、第6の通電制御の内容を示すフローチャート。 第7実施形態に係り、水温度差に応じた加算電流値を求めるために参照される加算電流値マップ。 第7実施形態に係り、第6の通電制御実行時における各種パラメータの挙動を示すタイムチャート。 第8実施形態に係り、EGRガス分配器のガスチャンバを示す図6に準ずる断面図。 第8実施形態に係り、第7の通電制御の内容を示すフローチャート。 第9実施形態に係り、エンジンシステムを示す概略構成図。 第10実施形態に係り、第8の通電制御の内容を示すフローチャート。 第10実施形態に係り、吸気温度に応じたEGR開始水温度を求めるために参照されるEGR開始水温度マップ。 第10実施形態に係り、吸気温度に応じた補正水温度を求めるために参照される補正水温度マップ。 第11実施形態に係り、第9の通電制御の内容を示すフローチャート。 第11実施形態に係り、吸気温度に応じた通電開始水温度を求めるために参照される通電開始水温度マップ。 別の実施形態に係り、EGRガス分配器を示す平面図。 別の実施形態に係り、EGRガス分配器を示す平面図。
以下、EGRシステムをガソリンエンジンシステムに具体化した幾つかの実施形態について説明する。
<第1実施形態>
先ず、第1実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
[エンジンシステムについて]
図1に、この実施形態のガソリンエンジンシステム(以下、単に「エンジンシステム」と言う。)を概略構成図により示す。自動車に搭載されたエンジンシステムは、複数の気筒を有するエンジン1を備える。このエンジン1は、4気筒、4サイクルのレシプロエンジンであり、ピストン及びクランクシャフト等の周知の構成を含む。エンジン1には、各気筒へ吸気を導入するための吸気通路2と、エンジン1の各気筒から排気を導出するための排気通路3が設けられる。吸気通路2には、その上流側からエアクリーナ9、スロットル装置4及び吸気マニホールド5が設けられる。加えて、このエンジンシステムは、高圧ループタイプの排気還流装置(EGR装置)11を備える。
スロットル装置4は、吸気マニホールド5より上流の吸気通路2に配置され、運転者のアクセル操作に応じてバタフライ式のスロットル弁4aを開度可変に開閉駆動させることで、吸気通路2を流れる吸気量を調節するようになっている。吸気マニホールド5は、主として樹脂材より構成され、エンジン1の直上流にて吸気通路2に配置され、吸気が導入される一つのサージタンク5aと、サージタンク5aに導入された吸気をエンジン1の各気筒へ分配するためにサージタンク5aから分岐した複数(4つ)の分岐管5bとを含む。排気通路3には、その上流側から順に排気マニホールド6及び触媒7が設けられる。触媒7には、排気を浄化するために、例えば、三元触媒が内蔵される。
エンジン1には、各気筒に対応して燃料を噴射するための燃料噴射装置(図示略)が設けられる。燃料噴射装置は、燃料供給装置(図示略)から供給される燃料をエンジン1の各気筒へ噴射するように構成される。各気筒では、燃料噴射装置から噴射される燃料と吸気マニホールド5から導入される吸気とにより可燃混合気が形成される。
エンジン1には、各気筒に対応して点火装置(図示略)が設けられる。点火装置は、各気筒で可燃混合気に点火するように構成される。各気筒内の可燃混合気は、点火装置の点火動作により爆発・燃焼し、燃焼後の排気は、各気筒から排気マニホールド6及び触媒7を経て外部へ排出される。このとき、各気筒でピストン(図示略)が上下運動し、クランクシャフト(図示略)が回転することにより、エンジン1に動力が得られる。
[EGRシステムについて]
この実施形態のEGRシステムは、EGR装置11を備える。EGR装置11は、エンジン1の各気筒から排気通路3へ排出される排気の一部を排気還流ガス(EGRガス)として吸気通路2へ流してエンジン1の各気筒へ還流させるように構成される。EGR装置11は、排気通路3から吸気通路2へEGRガスを流す排気還流通路(EGR通路)12と、EGR通路12を流れるEGRガスを冷却するための排気還流クーラ(EGRクーラ)13と、EGR通路12を流れるEGRガスの流量を調節するための排気還流弁(EGR弁)14と、EGR通路12を流れるEGRガスをエンジン1の各気筒へ分配するために、吸気マニホールド5の各分岐管5bへEGRガスを分配するための排気還流ガス分配器(EGRガス分配器)15とを備える。EGR通路12は、入口12aと出口12bを含む。EGR通路12の入口12aは、触媒7より上流の排気通路3に接続され、同通路12の出口12bは、EGRガス分配器15に接続される。この実施形態で、EGRガス分配器15は、EGR通路12の終段を構成している。EGR通路12において、EGR弁14は、EGRクーラ13より下流に設けられ、EGRガス分配器15は、EGR弁14より下流に設けられる。
このEGR装置11では、EGR弁14が開弁することにより、排気通路3を流れる排気の一部がEGRガスとしてEGR通路12を流れ、EGRクーラ13、EGR弁14及びEGRガス分配器15を介して吸気マニホールド5の各分岐管5bへ分配され、更にエンジン1の各気筒へ分配されて還流される。
[EGRガス分配器について]
図2に、EGRガス分配器15が設けられる吸気マニホールド5の概略を側面図により示す。図2に示す状態が、車両にてエンジン1に取り付けられた吸気マニホールド5の配置状態を示し、その上下は図2に示す通りである。吸気マニホールド5は、サージタンク5aと複数の分岐管5b(一つのみ図示する)の他に、各分岐管5bの出口をエンジン1へ接続するための出口フランジ5cを含む。この実施形態で、EGRガス分配器15は、各分岐管5bのそれぞれへEGRガスを分配するために、各分岐管5bの最上部近傍にて各分岐管5bの上側に設けられる。
図3に、EGRガス分配器15を前側から視た斜視図により示す。図4に、EGRガス分配器15を平面図により示す。図5に、EGRガス分配器15を正面図により示す。図6に、EGRガス分配器15のガスチャンバを、図4のA−A線断面図により示す。図2〜図5に示す吸気マニホールド5とEGRガス分配器15の外観や構造は、本開示技術の一例を示すものである。図3〜図5に示すように、EGRガス分配器15は、主として樹脂材により構成され、全体として横長な形状を有し、その長手方向X(図3参照)において、図1に示すように、吸気マニホールド5の複数の分岐管5bを横切るように配置される。この実施形態で、EGRガス分配器15は、予め吸気マニホールド5とは別に形成され、吸気マニホールド5に対し後付けされる。この実施形態で、EGRガス分配器15は、大きく分けて三つの部分、すなわち、EGRガスが導入されるガス導入通路21と、ガス導入通路21に導入されたEGRガスが集まる一つのガスチャンバ22(その内径が、ガス導入通路21のそれよりも大きい。)と、ガスチャンバ22から分岐され、ガスチャンバ22から各分岐管5bへEGRガスを分配する複数(4つ)のガス分配通路23(その内径が、ガス導入通路21やガスチャンバ22のそれよりも小さい。)とを含む。ガス導入通路21とガスチャンバ22は、この開示技術におけるガス通路の一例を構成する。
ガス導入通路21のガス入口24には、EGRガスが導入される。このガス入口24にはEGR通路12が接続される。ガス入口24の周囲には、EGR通路12を接続するための入口フランジ24aが設けられる。ガス導入通路21は、ガス入口24から伸びる通路部21aと、その通路部21aから二股に分岐した分岐通路部21b,21cとを含む。ガス入口24は、EGRガス分配器15の前側に開口する。通路部21aは、同分配器15の前側から後側へ回り込み、各分岐通路部21b,21cに続く。ガスチャンバ22は、横長な筒形状をなす。ガスチャンバ22は、ガス入口24からガス導入通路21に導入されるEGRガスを集める。複数のガス分配通路23は、ガスチャンバ22の前側にて、ガスチャンバ22から分岐する。この実施形態で、各ガス分配通路23は、ガスチャンバ22から各分岐管5bへ向けて斜め下方へ傾斜して伸び、開口する。
図6に示すように、この実施形態で、EGRガス分配器15は、上ケーシング26及び下ケーシング27の二つの部材から構成される。上ケーシング26の外周には、上フランジ26aが形成され、下ケーシング27の外周には、下フランジ27aが形成される。上ケーシング26と下ケーシング27は、上フランジ26aと下フランジ27aとが溶着により接合されることで一体化し、EGRガス分配器15が構成される。
図6に示すように、この実施形態で、EGRガス分配器15の内壁には、各発熱被膜29,30が設けられる。すなわち、上ケーシング26のガスチャンバ22を構成する部分の内壁には、上発熱被膜29が設けられる。下ケーシング27のガスチャンバ22を構成する部分には、下発熱被膜30が設けられる。また、上発熱被膜29の幅方向(図6左右方向)両端において、上ケーシング26の内壁と上発熱被膜29との間には、上発熱被膜29に通電するための一対をなす上プラス電極31と上マイナス電極32が設けられる。下発熱被膜30の幅方向両端において、下ケーシング27の内壁と下発熱被膜30との間には、下発熱被膜30に通電するための一対をなす下プラス電極33と下マイナス電極34が設けられる。この実施形態で、上発熱被膜29と下発熱被膜30は、互いに同じ厚さを有し、上ケーシング26と下ケーシング27のガスチャンバ22を構成する部分の内壁のほぼ全部を覆うように設けられる。この実施形態では、図示はしないが、上ケーシング26及び下ケーシング27のガス導入通路21を構成する部分の内壁にも、ガスチャンバ22の内壁と同様に上発熱被膜29及び下発熱被膜30と、上プラス電極31及び上マイナス電極32と、下プラス電極33及び下マイナス電極34とが設けられる。更に、図3〜図5に示すように、EGRガス分配器15において、ガス導入通路21の上流端部(入口フランジ24a近傍)及び下流端部(分岐通路部21b)と、ガスチャンバ22の一端部及び中間部のそれぞれには、各プラス電極31,33及び各マイナス電極32,34から伸びる上プラス端子31a及び上マイナス端子32aと、下プラス端子33a及び下マイナス端子34aがそれぞれ設けられる。これら端子31a,32a,33a,34aから各電極31,32,33,34を介して各発熱被膜29,30に通電することにより、各発熱被膜29,30が発熱し、EGRガス分配器15のガス導入通路21及びガスチャンバ22の内壁を加熱するようになっている。
図7に、上ケーシング26の外側を斜視図により示す。図8に、上ケーシング26の内側を平面図により示す。図9に、下ケーシング27の内側を斜視図により示す。図10に、下ケーシング27の内側を平面図により示す。図8に示すように、上プラス電極31(黒塗り線)及び上マイナス電極32(白抜き線)は、それぞれ上ケーシング26の内壁にて互いに対向するように上フランジ26aに沿って設けられる。図8に紗を付して示すように、上発熱被膜29は、対向する上プラス電極31及び上マイナス電極32の間で、上ケーシング26の内壁のほぼ全面を覆うように設けられる。図9、図10に示すように、下プラス電極33(黒塗り線)及び下マイナス電極34(白抜き線)は、それぞれ下ケーシング27の内壁にて下フランジ27aに沿って設けられる。図10に紗を付して示すように、下発熱被膜30は、対向する下プラス電極33及び下マイナス電極34の間で、下ケーシング27の内壁のほぼ全面を覆うように設けられる。
なお、各発熱被膜29,30には、アース配線が設けられる。この実施形態では、EGRガス分配器15が、その入口フランジ24aを介してEGR通路12に接続される(取り付けられる)。図3に示すように、入口フランジ24aには、そのボルト穴に導電性の金属製カラー25が設けられる。この金属製カラー25に対し、各発熱被膜29,30のアース配線25aが接続される。入口フランジ24aは、その金属製カラー25に挿通されたボルトを介してEGR通路12の上流側に設けられた別のフランジに接続される。この場合、EGR通路12の上流側は、導電性金属を介して車体に繋がりアースが施されている。従って、入口フランジ24aをEGR通路12の別のフランジに接続することで、各発熱被膜29,30に対しアースを施すことが可能となる。
[発熱被膜について]
ここで、各発熱被膜29,30について説明する。各発熱被膜29,30としては、例えば、東洋ドライルーブ株式会社製の「発熱被膜コーティング」を使用することができる。この発熱被膜は、特殊バインダー内に、各種導通顔料を配合・分散した乾燥性被膜であり、被膜に電極を介して電力を供給することで、被膜全体を発熱させることが可能である。配合した導通顔料(導体)に与えられた電流が、熱エネルギー(ジュール熱)に変化し発熱効率を得ることができる。その特徴は、以下の通りである。(1)低電圧にて発熱特性を発現できること。(2)面状で発熱するため、ニクロム線に比べて均一に発熱すること。(3)薄膜化、軽量化が可能であること。(4)柔軟性に優れ、フィルム形態も可能であること。(5)塗布膜厚、電極長さ、電極間距離等を調整することで、任意の発熱特性が得られること。
[エンジンシステムの電気的構成について]
次に、エンジンシステムの電気的構成の一例について説明する。図1において、このエンジンシステムに設けられる各種センサ等71〜78は、エンジン1の運転状態を検出するための運転状態検出手段を構成する。エンジン1に設けられる水温センサ71は、エンジン1の内部を流れる冷却水の温度(冷却水温度)THWを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。エンジン1に設けられる回転数センサ72は、エンジン1のクランクシャフトの回転角(クランク角度)を検出すると共に、そのクランク角度の変化(クランク角速度)をエンジン1の回転数(エンジン回転数)NEとして検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。エアクリーナ9の近傍に設けられるエアフローメータ73は、エアクリーナ9を流れる吸気量Gaを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。サージタンク5aに設けられる吸気圧センサ74は、スロットル装置4より下流の吸気通路2(サージタンク5a)における吸気圧力PMを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。スロットル装置4に設けられるスロットルセンサ75は、スロットル弁4aの開度(スロットル開度)TAを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。EGR通路12の入口12aと触媒7との間の排気通路3に設けられる酸素センサ76は、排気中の酸素濃度Oxを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。エアクリーナ9の入口に設けられる吸気温センサ77は、エアクリーナ9に吸入される外気の温度(吸気温度)THAを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。運転席に設けられるイグニションスイッチ(IGスイッチ)78は、運転者の操作によるエンジン1の始動又は停止を検出し、その検出信号を出力するようになっている。この実施形態において、水温センサ71と吸気温センサ77は、冷却水温度THWと吸気温度THAを吸気通路2及びEGR通路12(EGRガス分配器15を含む)の暖機状態を示すパラメータとして検出するためのこの開示技術における暖機状態検出手段の一例に相当する。
このエンジンシステムは、同システムの制御を司る電子制御装置(ECU)80を更に備える。ECU80には、各種センサ等71〜78がそれぞれ接続される。また、ECU80には、EGR弁14とEGRガス分配器15の各発熱被膜29,30の他、インジェクタ(図示略)及びイグニションコイル(図示略)が接続される。ECU80は、この開示技術における通電制御手段とEGR制御手段の一例に相当する。周知のようにECU80は、中央処理装置(CPU)、各種メモリ、外部入力回路及び外部出力回路等を備える。メモリには、各種制御に関する所定の制御プログラムが格納される。CPUは、入力回路を介して入力される各種センサ等71〜78の検出信号に基づき、所定の制御プログラムに基づいて燃料噴射制御、点火時期制御、EGR制御及び各発熱被膜29,30に対する通電制御等を実行するようになっている。
この実施形態で、ECU80は、EGR制御において、エンジン1の運転状態に応じてEGR弁14を制御するようになっている。具体的には、ECU80は、エンジン1の停止時、アイドル運転時及び減速運転時には、EGR弁14を全閉に制御し、それ以外の運転時には、その運転状態に応じて目標EGR開度を求め、EGR弁14をその目標EGR開度に制御するようになっている。このときEGR弁14が開弁されることにより、エンジン1から排気通路3へ排出され、その排気の一部が、EGRガスとしてEGR通路12、EGRクーラ13、EGR弁14及びEGRガス分配器15等を介して吸気通路2(吸気マニホールド5)へ流れ、エンジン1の各気筒へ還流される。また、ECU80は、EGR制御において、エンジン1の始動後に冷却水温度THWが所定のEGR開始水温度となったときにEGRを開始するようになっている。
[発熱被膜に対する第1の通電制御について]
ここで、EGRガス分配器15の各発熱被膜29,30に対する第1の通電制御について説明する。図11に、その通電制御の内容をフローチャートにより示す。
処理がこのルーチンへ移行すると、ステップ100で、ECU80は、IGスイッチ78からの検出信号に基づき、イグニション(IG)オン、すなわちエンジン1が始動を開始したか否かを判断する。ECU80は、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ110へ移行し、この判断結果が否定となる場合は処理をステップ170へ移行する。
ステップ110で、ECU80は、水温センサ71及び吸気温センサ77の検出値に基づき、吸気温度THA、エンジン始動時、すなわち、IGオンのときの吸気温度(始動時吸気温度)STHA、エンジン始動時の冷却水温度(始動時冷却水温度)STHWをそれぞれ取り込む。
次に、ステップ120で、ECU80は、吸気温度THAが「−20℃」以上であるか否かを判断する。「−20℃」は、判定値の一例である。ECU80は、この判断結果が肯定となる場合は処理を130へ移行し、この判断結果が否定となる場合は処理をステップ160へ移行する。
ステップ130では、ECU80は、始動時吸気温度STHA及び始動時冷却水温度STHWに応じた、各発熱被膜29,30に必要な通電時間(必要通電時間)THT(単位は「秒」)を算出する。ECU80は、例えば、図12に示すような必要通電時間マップを参照することにより、始動時吸気温度STHA、始動時冷却水温度STHWに応じた必要通電時間THTを求めることができる。このマップでは、始動時吸気温度STHAと始動時冷却水温度STHWがそれぞれ低くなるほど必要通電時間THTが長くなるように設定される。また、このマップでは、始動時吸気温度STHAが所定値(−20℃)以下となる場合は、各発熱被膜29,30に対する通電を常時ON(オン)するように設定される。
次に、ステップ140で、ECU80は、IGオン後に計測を開始した経過時間(IGオン後時間)TIGを取り込む。
次に、ステップ150で、ECU80は、IGオン後時間TIGが必要通電時間THTに達していないか否かを判断する。ECU80は、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ160へ移行し、この判断結果が否定となる場合は処理をステップ170へ移行する。
ステップ120又はステップ150から移行してステップ160では、ECU80は、EGRガス分配器15を加熱するために、各発熱被膜29,30への通電をオンする。その後、ECU80は、処理をステップ100へ戻す。
一方、ステップ100又はステップ150から移行してステップ170では、ECU80は、EGRガス分配器15の加熱を停止するために、各発熱被膜29,30への通電をオフする。その後、ECU80は、処理をステップ100へ戻す。
上記した第1の通電制御によれば、ECU80は、吸気通路2及びEGR通路12(EGRガス分配器15を含む)の暖機状態に基づき、EGRを開始する以前から、各発熱被膜29,30への通電を制御するようになっている。ここで、ECU80は、各発熱被膜29,30への通電に際し、エンジン1の始動時における上記暖機状態に基づき、各発熱被膜29,30への通電時間を制御するようになっている。具体的には、ECU80は、IGオン後に吸気温度THAが「−20℃」より低くなる場合は、各発熱被膜29,30への通電を常時オンし、IGオン後に吸気温度THAが「−20℃」以上となる場合は、IGオン後に所定の必要通電時間THTが過ぎるまで通電を継続するようになっている。また、ECU80は、始動時吸気温度STHAと始動時冷却水温度STHWに応じて必要通電時間THTを設定するようになっている。詳しくは、ECU80は、始動時吸気温度STHAと始動時冷却水温度STHWが低くなるほど必要通電時間THTを長く設定するようになっている。
[第1の通電制御実行時における各種パラメータの挙動について]
ここで、上記した第1の通電制御実行時における各種パラメータの挙動を、図13に示すタイムチャートを参照しながら説明する。図13において、(a)はIGのON(オン)・OFF(オフ)を、(b)は各発熱被膜29,30への通電のオン・オフを、(c)はEGRのオン・オフを、(d)は車速SPD(実線)とエンジン回転数NE(破線)の変化を、(e)は各種温度の変化を、(f)はIGオン後時間TIGの変化をそれぞれ示す。この実施形態では、EGRを開始するための冷却水温度THWが、露点温度の「60℃」ではなく「40℃」に設定されている。
図13(e)において、第1の場合C1は、始動時吸気温度STHA及び始動時冷却水温度STHWが「20℃」の場合を示し、その実線は各発熱被膜29,30への通電をオンした場合のEGRガス分配器15の内壁温度TIWNの変化を、その破線は冷却水温度THWの変化を、その1点鎖線は各発熱被膜29,30への通電をオフした場合のEGRガス分配器15の内壁温度TIWFの変化をそれぞれ示す。また、第2の場合C2は、始動時吸気温度STHA及び始動時冷却水温度STHWが「−20℃」の場合を示し、その実線は各発熱被膜29,30への通電をオンした場合の内壁温度TIWNの変化を、その破線は冷却水温度THWの変化を、その1点鎖線は各発熱被膜29,30への通電をオフした場合の内壁温度TIWFの変化をそれぞれ示す。
図13(f)において、実線はIGオン後時間TIGの変化を示し、破線は第1の場合C1の必要通電時間THTを示す。
図13に示すように、時刻t1にて(a)のIGがオン(エンジン始動)となると、(b)の各発熱被膜29,30への通電がオン(発熱開始)となり、(d)のエンジン回転数NEが増加し始めると共に少し遅れて車速SPDが増加し始め、(f)の必要通電時間THTが「900秒」に設定され、IGオン後時間TIGが増加し始める。
その後、第1の場合C1では、時刻t2にて、(e)の冷却水温度THWが「40℃」に達して(c)のEGRがオン(EGR開始)となり、時刻t4にて、IGオン後時間TIGが必要通電時間THT(900秒)に達すると、各発熱被膜29,30への通電が停止(通電カット)となる。
ここで、第1の場合C1では、時刻t1にて、(e)の内壁温度TIWNと冷却水温度THWが上昇し始め、時刻t2にて内壁温度TIWNが露点温度(60℃)に達し、時刻t3にて冷却水温度THWが露点温度に達し、その後、時刻t5まで、内壁温度TIWNも冷却水温度THWも緩やかに上昇する。
一方、第1の場合C1において、仮に各発熱被膜29,30への通電をオンしない場合、(e)の内壁温度TIWFは、時刻t2を過ぎると導入されるEGRガスの熱で加熱されることにより増加し始め、時刻t3にて露点温度に達する。従って、各発熱被膜29,30への通電をオンしない場合は、時刻t2〜時刻t3の間で、EGRガス分配器15の内部で凝縮水発生CWが起きることになる。この凝縮水発生CWを防止するには、EGRの開始を時刻t3まで待たなければならない。この実施形態で、第1の場合C1において、エンジン1の始動と同時に(EGRを開始する以前から)、各発熱被膜29,30への通電をオンする。そのため、比較的早い時刻t2にて、冷却水温度THWが「40℃」に達し、EGRが開始されても、内壁温度TIWNが露点温度(60℃)を越えることから、EGRガス分配器15の中で凝縮水を発生させることなくEGRを開始することができる。
これに対し、第2の場合C2では、時刻t1にて、(e)の内壁温度TIWNと冷却水温度THWが上昇し始め、その後、両温度TIWN,THWは上昇を続け、時刻t5で内壁温度TIWNが露点温度(60℃)を越え、冷却水温度THWが「40℃」に達してEGRがオンとなる。ここで、仮に各発熱被膜29,30への通電をオンしない場合、(e)の内壁温度TIWFは、時刻t5まで「−20℃」を保ち続け、時刻t5を過ぎてから導入されるEGRガスの熱で加熱されることにより上昇し始める。従って、時刻t5でEGRがオンされると、内壁温度TIWFは露点温度(60℃)に達していないため凝縮水が発生する。この実施形態で、第2の場合C2において、エンジン1の始動と同時に(EGRを開始する以前から)、各発熱被膜29,30への通電をオンする。このため、時刻t5にて、冷却水温度THWが「40℃」に達し、EGRが開始されても、内壁温度TIWNが露点温度(60℃)を越えることから、EGRガス分配器15の中で凝縮水を発生させることなくEGRを開始することができる。
[EGRシステムの作用及び効果について]
以上説明したこの実施形態のEGRシステムの構成によれば、EGR通路12を流れるEGRガスは、EGRガス分配器15のガス導入通路21に導入され、同導入通路21を分岐しながら流れてガスチャンバ22に集まり、複数のガス分配通路23から吸気マニホールド5の各分岐管5bへ好適に分配され、エンジン1の各気筒へ分配されて還流される。
この実施形態では、EGRガス分配器15(EGR通路)において、凝縮水の発生が問題になる。しかし、EGRガス分配器15では、各プラス電極31,33及び各マイナス電極32,34を介して各発熱被膜29,30へ通電することで、各発熱被膜29,30が発熱し、ガス導入通路21及びガスチャンバ22それぞれの内壁が加熱される。従って、各発熱被膜29,30に対する通電を任意に制御することで、同被膜29,30が設けられるガス導入通路21及びガスチャンバ22それぞれの内壁の温度や温度上昇が調節される。このため、EGRガス分配器15(EGR通路)の内壁を応答性良く温度上昇させることができ、安定的に保温することができる。
ここで、ECU80は、水温センサ71及び吸気温センサ77により検出される吸気通路2及びEGR通路12(EGRガス分配器15を含む)の暖機状態に相当する始動時吸気温度STHA及び始動時冷却水温度STHWに基づき、EGRを開始する以前から、各発熱被膜29,30への通電を制御するようになっている。従って、各発熱被膜29,30が設けられるEGRガス分配器15の内壁の温度や温度上昇が、EGRを開始する以前から、始動時吸気温度STHA及び始動時冷却水温度STHWに応じて調節される。このため、EGRガス分配器15の内壁を応答性良く温度上昇させることができると共に、その温度を精密に制御することができる。この結果、EGRを開始したときにEGRガス分配器15の内部での凝縮水の発生を抑えることができる。
この実施形態の構成によれば、エンジン1の始動時におけるEGRガス分配器15の暖機状態に相当する始動時吸気温度STHA及び始動時冷却水温度STHWに応じて、各発熱被膜29,30への通電時間が調整される。このため、各発熱被膜29,30を必要以上に通電することがなく、無駄な通電を防止することができる。
この実施形態の構成によれば、EGRガス分配器15(EGR通路)の入口フランジ24a(継手)に設けられる金属製カラー25に各発熱被膜29,30のマイナス電極32,34がアース配線25aが接続されるので、アース配線25aを別途専用にアース接続する必要がない。このため、EGRガス分配器15の外部に配線をすることなく各発熱被膜29,30にアースを施すことができる。
この実施形態の構成によれば、上記のように、EGRガス分配器15において凝縮水の発生を抑制できるので、EGRガス分配器15から凝縮水が各分岐管5bへ流れる心配が少なくなる。このため、吸気マニホールド5におけるEGRガス分配器15の配置の自由度が増す。例えば、EGRガス分配器15を、図2に実線で示す現状の位置(出口フランジ5cに近い位置)から遠ざけ、図2に二点鎖線で示すように出口フランジ5c(エンジン)から離れた位置にて、吸気マニホールド5(分岐管5b)に設けることが可能となる。この場合、EGRガス分配器15がエンジン1から遠ざかるので、ガス分配通路23の先端へのデポジットの付着、堆積を抑えることができ、ガス分配通路23の内径を縮小して、吸気脈動の減衰を抑え、エンジン出力低下を抑えることができるようになる。また、ガス分配通路23の先端開口を、分岐管5bの内壁と面一にすることが可能となり、吸気流れの抵抗を最小に抑えることができるようになる。
<第2実施形態>
次に、第2実施形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明において、第1実施形態と同等の構成要素につては、同一の符号を付して説明を省略し、異なった点を中心に説明する。
[発熱被膜に対する第2の通電制御について]
この実施形態では、各発熱被膜29,30に対する第2の通電制御の内容の点で第1実施形態と構成が異なる。図14に、この実施形態における第2の通電制御の内容をフローチャートにより示す。図14のフローチャートは、図11のステップ130〜ステップ150の代わりにステップ180及びステップ190が設けられる点で異なる。
処理がこのルーチンへ移行すると、ECU80は、ステップ100〜ステップ120の処理を実行し、ステップ120の判断結果が肯定となる場合に処理をステップ180へ移行する。
ステップ180では、ECU80は、始動時吸気温度STHA及び始動時冷却水温度STHWに応じて、エンジン1の始動後に各発熱被膜29,30に対する通電をカットするための冷却水温度(通電カット冷却水温度)THWCT(単位は「℃」)を算出する。ECU80は、例えば、図15に示すように、通電カット冷却水温度マップを参照することにより、始動時吸気温度STHA、始動時冷却水温度STHWに応じた通電カット冷却水温度THWCTを求めることができる。このマップでは、始動時吸気温度STHAと始動時冷却水温度STHWがそれぞれ低くなるほど通電カット冷却水温度THWCTが高くなるように設定される。また、このマップでは、始動時吸気温度STHAが所定値(−20℃)以下となる場合は、各発熱被膜29,30に対する通電を常時ON(オン)するように設定される。
次に、ステップ190で、ECU80は、冷却水温度THWが通電カット冷却水温度THWCTより低いか否かを判断する。ECU80は、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ160へ移行し、この判断結果が否定となる場合は処理をステップ170へ移行する。すなわち、冷却水温度THWが通電カット冷却水温度THWCTより低い場合は、ECU80は、ステップ160にて、各発熱皮膜29,30への通電をオンする。一方、冷却水温度THWが通電カット冷却水温度THWCTと同じかそれより高くなる場合は、ECU80は、ステップ170にて、各発熱皮膜29,30への通電をオフ、すなわち通電をカットする。
上記した第2の通電制御によれば、ECU80は、吸気通路2及びEGR通路12(EGRガス分配器15を含む)の暖機状態に基づき、EGRを開始する以前から、各発熱被膜29,30への通電を制御するようになっている。ここで、ECU80は、各発熱被膜29,30への通電に際し、始動時吸気温度STHA及び始動時冷却水温度STHW(エンジン1の始動時における上記暖機状態)に基づいて通電をカットするための通電カット暖機状態としての通電カット冷却水温度THWCTを算出し、各発熱被膜29,30への通電後に、その通電カット冷却水温度THWCTに基づいて通電をカットするようになっている。具体的には、ECU80は、IGオン後に吸気温度THAが所定値(−20℃)以上となる場合は、冷却水温度THWが通電カット冷却水温度THWCT以上となるときに通電をカットするようになっている。また、ECU80は、吸気温度THAが所定値(−20℃)以下となる場合は、各発熱被膜29,30に対する通電を常時オンするようになっている。
[EGRシステムの作用及び効果について]
以上説明したこの実施形態のEGRシステムの構成によれば、第1実施形態と異なり次のような作用及び効果が得られる。すなわち、ECU80は、始動時吸気温度STHA及び始動時冷却水温度STHWに応じて算出される通電カット冷却水温度THWCT(通電カット暖機状態)に基づき、各発熱被膜29,30への通電後に、その通電をカットする。従って、始動時吸気温度STHA及び始動時冷却水温度STHWに応じて各発熱被膜29,30の発熱時間が調整される。このため、各発熱被膜29,30を必要以上に通電することがなく、無駄な通電を防止することができる。
<第3実施形態>
次に、第3実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
[発熱被膜に対する第3の通電制御について]
この実施形態では、各発熱被膜29,30に対する第3の通電制御の内容の点で前記各実施形態と構成が異なる。図16に、この実施形態における第3の通電制御の内容をフローチャートにより示す。
処理がこのルーチンへ移行すると、ステップ200で、ECU80は、IGスイッチ78からの検出信号に基づき、IGオン、すなわちエンジン1が始動を開始したか否かを判断する。ECU80は、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ210へ移行し、この判断結果が否定となる場合は処理をステップ340へ移行する。
ステップ210で、ECU80は、水温センサ71及び吸気温センサ77の検出値に基づき、吸気温度THA、始動時吸気温度STHA及び始動時冷却水温度STHWをそれぞれ取り込む。
ステップ220では、ECU80は、始動時吸気温度STHA及び始動時冷却水温度STHWに応じた始動後の各発熱被膜29,30に対する通電開始に必要な電流値(通電開始電流値)SAMP(単位は「A」)を算出する。ECU80は、例えば、図17に示すような通電開始電流値マップを参照することにより、始動時吸気温度STHA、始動時冷却水温度STHWに応じた通電開始電流値SAMPを求めることができる。このマップでは、始動時吸気温度STHAと始動時冷却水温度STHWがそれぞれ低くなるほど通電開始電流値SAMPが高くなるように設定される。
ステップ230では、ECU80は、吸気温度THAに応じた下限電流値LAMP(単位は「A」)を算出する。ECU80は、例えば、図18に示すような下限電流値マップを参照することにより、吸気温度THAに応じた下限電流値LAMPを求めることができる。このマップでは、吸気温度THAが「−20〜50(℃)」の範囲で高くなるほど下限電流値LAMPが「1.5〜0.2(A)」の範囲で低くなるように設定される。
次に、ステップ240で、ECU80は、各発熱被膜29,30への通電要求があるか否かを判断する。ECU80は、例えば、吸気温度THAが所定の低温度となり、かつ、冷却水温度THWが所定の高温度とならない場合に通電要求を判断することができる。ECU80は、通電要求となる場合に処理をステップ250へ移行し、通電要求とならない(通電カット)の場合に処理をステップ340へ移行する。
ステップ250では、ECU80は、下限電流値通電フラグXLC(後述する)が「0」か否かを判断する。ECU80は、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ260へ移行し、この判断結果が否定となる場合は処理をステップ320へ移行する。
ステップ260では、ECU80は、電流値減衰フラグXCD(後述する)が「0」か否かを判断する。ECU80は、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ270へ移行し、この判断結果が否定となる場合は処理をステップ290へ移行する。
ステップ270では、ECU80は、各発熱被膜29,30へ通電開始電流値SAMPで通電を開始する。
次に、ステップ280で、ECU80は、各発熱被膜29,30への通電を開始したので、電流値減衰フラグXCDを「1」に設定した後、処理をステップ200へ戻す。
また、ステップ250から移行してステップ320では、ECU80は、各発熱被膜29,30へ下限電流値LAMPで通電する。
次に、ステップ330で、ECU80は、各発熱被膜29,30を下限電流値LAMPで通電したことから、下限電流値通電フラグXLCを「1」に設定した後、処理をステップ200へ戻す。
また、ステップ260から移行してステップ290では、ECU80は、各発熱被膜29,30への通電電流値を減衰させる。ECU80は、例えば、1秒当たり「0.001(A)」の割合で通電電流値を減衰させることができる。
次に、ステップ300で、ECU80は、減衰中の通電電流値EAMPを取り込む。
次に、ステップ310で、ECU80は、減衰中の通電電流値EAMPが下限電流値LAMP以上であるか否かを判断する。ECU80は、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ200へ戻し、この判断結果が否定となる場合は処理をステップ320へ移行する。
一方、ステップ200又はステップ240から移行してステップ340では、ECU80は、各発熱被膜29,30への通電をオフ、すなわち通電をカットする。
次に、ステップ350で、ECU80は、電流値減衰フラグXCDを「0」に設定する。
そして、ステップ360で、ECU80は、下限電流値通電フラグXLCを「0」に設定した後、処理をステップ200へ戻す。
上記した第3の通電制御によれば、ECU80は、吸気通路2及びEGR通路12(EGRガス分配器15を含む)の暖機状態に基づき、EGRを開始する以前から、各発熱被膜29,30への通電を制御するようになっている。ここで、ECU80は、各発熱被膜29,30への通電に際し、エンジン1の始動時における上記暖機状態に基づいて各発熱被膜29,30への通電の電流値を制御するようになっている。具体的には、ECU80は、IGオン後に各発熱被膜29,30への通電要求がある場合は、各発熱被膜29,30に対し、始動時吸気温度STHAと始動時冷却水温度STHWに応じた通電開始電流値SAMPで通電を開始するようになっている。ここで、ECU80は、始動時吸気温度STHAと始動時冷却水温度STHWが低くなるほど通電開始電流値SAMPを増大させるようになっている。また、ECU80は、各発熱被膜29,30への通電開始後に、通電電流値EAMPを所定の下限電流値LAMPまで減衰させるようになっている。ここで、ECU80は、吸気温度THAに応じて下限電流値LAMPを設定するようになっている。
[第3の通電制御実行時における各種パラメータの挙動について]
ここで、上記した第3の通電制御実行時における各種パラメータの挙動を、図19に示すタイムチャートを参照しながら説明する。図19において、(a)〜(e)に示す各種パラメータの挙動は、図13(a)〜(e)のそれと同じであり、(f)は通電電流値EAMPの変化を示す。この実施形態でも、EGRを開始するための冷却水温度THWは「40℃」に設定されている。
図19(f)において、太い実線で示す第1の場合C1は、始動時吸気温度STHA及び始動時冷却水温度STHWが「20℃」となるときの通電電流値EAMPの変化を示す。第1の場合C1では、時刻t1にて、「1.75(A)」の通電開始電流値SAMPをもって各発熱被膜29,30への通電が開始される。その後、下限電流値LAMPである「0.6(A)」まで電流値が減衰され、その下限電流値LAMPが保持された後、時刻t4にて通電がカットとなる。
第1の場合C1において、仮に各発熱被膜29,30への通電をオンしない場合、(e)の内壁温度TIWFは、時刻t2を過ぎると導入されるEGRガスの熱で加熱されることにより増加し始め、時刻t3にて露点温度(60℃)に達する。従って、各発熱被膜29,30への通電をオンしない場合は、時刻t2〜時刻t3の間で、EGRガス分配器15の内部で凝縮水発生CWが起きることになる。この凝縮水発生CWを防止するには、EGRの開始を時刻t3まで待たなければならない。この実施形態で、第1の場合C1において、エンジン1の始動と同時に(EGRを開始する以前から)、各発熱被膜29,30への通電をオンする。そのため、比較的早い時刻t2にて、冷却水温度THWが「40℃」に達し、EGRが開始されても、内壁温度TIWNが露点温度(60℃)を越えていることから、EGRガス分配器15の中で凝縮水を発生させることなくEGRを開始することができる。
また、図19(f)において、細い実線で示す第2の場合C2は、始動時吸気温度STHA及び始動時冷却水温度STHWが「−20℃」となるときの通電電流値EAMPの変化を示す。第2の場合C2では、時刻t1にて、「3.0(A)」の通電開始電流値SAMPをもって各発熱被膜29,30への通電が開始される。その後、下限電流値LAMPである「1.5(A)」まで電流値が減衰され、その下限電流値LAMPが保持される。
第2の場合C2において、仮に各発熱被膜29,30への通電をオンしない場合、冷却水温度THWは、時刻t5にて、EGRを開始する冷却水温度THWである「40℃」に達し、EGRが開始される。一方で、(e)の内壁温度TIWFは、時刻t5まで「−20℃」を保ち続け、時刻t5を過ぎてから導入されるEGRガスの熱で加熱されることにより上昇し始める。従って、各発熱被膜29,30への通電をオンしない場合は、時刻t5で、EGRの開始と同時にEGRガス分配器15の内部で凝縮水発生CWが起きることになる。この凝縮水発生CWを防止するには、内壁温度TIWFが露点温度(60℃)に達するまでEGRの開始を待たなければない。この実施形態で、図19(f)に示すように、エンジン1の始動と同時に(EGRを開始する以前から)、各発熱被膜29,30への通電をオンすると共に、「−20℃」の始動時吸気温度STHA及び始動時冷却水温度STHWに応じた高い通電開始電流値SAMP(3.0(A))をもって各発熱被膜29,30への通電を開始しているので、EGRが開始される時刻t5には、内壁温度TIWNが露点温度(60℃)を越えることになり、EGRガス分配器15の内部で凝縮水を発生させることなくEGRを開始することができる。
[EGRシステムの作用及び効果について]
以上説明したこの実施形態のEGRシステムの構成によれば、第1実施形態と異なり次のような作用及び効果が得られる。すなわち、ECU80は、各発熱被膜29,30への通電に際し、始動時吸気温度STHA及び始動時冷却水温度STHW(エンジン1の始動時における暖機状態)に基づいて通電電流値EAMP(通電の電流値)を制御する。従って、始動時吸気温度STHA及び始動時冷却水温度STHWに応じて各発熱被膜29,30の発熱状態(発熱温度)が調整される。このため、低温下でも、EGRガス分配器15(EGR通路)の内壁を速やかに温度上昇させることができる。
この実施形態の構成によれば、各発熱被膜29,30への通電に際し、通電開始電流値SAMPで通電を開始した後、その電流値を下限電流値LAMPまで減衰している。このため、通電をオフするまで同じ通電開始電流値SAMPのままで通電を続ける場合と比べ、電力消費を抑えることができ、通電制御の省エネルギー化を図ることができる。
また、この実施形態の構成によれば、ECU80は、各発熱被膜29,30への通電に関する下限電流値LAMPを吸気温度THAに応じて設定する。このため、例えば、車両走行時に想定される走行風によるEGRガス分配器15の冷えを下限電流値LAMPによる各発熱被膜29,30への通電により補うことができる。
<第4実施形態>
次に、第4実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
この実施形態では、エンジンシステムの電気的構成と各発熱被膜29,30に対する第4の通電制御の内容の点で前記各実施形態と構成が異なる。図20に、この実施形態のエンジンシステムを概略構成図により示す。図20に示すように、この実施形態では、ECU80が、エンジン1の始動前に作動するプレECU80aを含むことと、ECU80に対しドアセンサ79が接続される点で図1に示す電気的構成と異なる。ドアセンサ79は、このエンジンシステムを搭載した車両の運転席ドア(図示略)に対応して設けられ、運転席ドアの開閉を検出し、その検出結果に応じた電気信号を出力するようになっている。
[発熱被膜に対する第4の通電制御について]
図21に、この実施形態における第4の通電制御の内容をフローチャートにより示す。ECU80は、この第4の通電制御を、前記各実施形態において、第1〜第3の通電制御を実行する前に実行するようになっている。
処理がこのルーチンへ移行すると、ステップ400では、ECU80は、IGオフで、運転席ドアが閉状態から開いたタイミングでプレECU80aをオンする。ECU80は、ドアセンサ79の検出結果に基づき運転席ドアが閉状態から開いたことを判断することができる。
次に、ステップ410で、プレECU80a(ECU80)は、プレ通電フラグXPE(後述する)が「0」か否かを判断する。プレECU80aは、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ420へ移行し、この判断結果が否定となる場合は処理を470へ移行する。
ステップ420では、プレECU80a(ECU80)は、水温センサ71及び吸気温センサ77の検出値に基づき、エンジン1の始動前の吸気温度(始動前吸気温度)BSTHAとエンジン1の始動前の冷却水温度(始動前冷却水温度)BSTHWをそれぞれ取り込む。
次に、ステップ430で、プレECU80a(ECU80)は、始動前吸気温度BSTHAが「40℃」より低いか否かを判断する。プレECU80aは、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ440へ移行し、この判断結果が否定となる場合は処理をステップ520へ移行する。
ステップ440では、プレECU80a(ECU80)は、始動前冷却水温度BSTHWが「80℃」より低いか否かを判断する。プレECU80aは、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ450へ移行し、この判断結果が否定となる場合は処理をステップ520へ移行する。
ステップ450では、プレECU80a(ECU80)は、各発熱被膜29,30へのプレ通電をオンする。
その後、ステップ460で、プレECU80a(ECU80)は、プレ通電をオンしたことから、プレ通電フラグXPEを「1」に設定した後、処理をステップ400へ戻す。
一方、ステップ410から移行してステップ470では、プレECU80a(ECU80)は、始動前吸気温度BSTHAに応じたプレ通電時間TPHTを算出する。プレECU80aは、例えば、図22に示すようなプレ通電時間マップを参照することにより、始動前吸気温度BSTHAに応じたプレ通電時間TPHT(単位は「秒」)を求めることができる。このマップでは、始動前吸気温度BSTHAが「−20〜50(℃)」の範囲で高くなるほどプレ通電時間TPHTが「30〜10(秒)」の範囲で短くなるように設定される。
次に、ステップ480で、プレECU80a(ECU80)は、プレ通電後の経過時間TMPを取り込む。プレECU80aは、プレ通電開始後にこの経過時間TMPを計測するようになっている。
次に、ステップ490で、プレECU80a(ECU80)は、経過時間TMPがプレ通電時間TPHTを上回ったか否かを判断する。プレECU80aは、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ500へ移行し、この判断結果が否定となる場合は処理をステップ400へ戻す。
ステップ500では、プレECU80a(ECU80)は、各発熱被膜29,30へのプレ通電をオフする。
次に、ステップ510で、プレECU80a(ECU80)は、プレ通電をオフしたことから、プレ通電フラグXPEを「0」に設定する。
その後、ステップ430、ステップ440又はステップ510から移行してステップ520では、ECU80は、プレECU80aをオフし、その後の処理を一旦終了する。
上記した第4の通電制御によれば、ECU80は、吸気通路2及びEGR通路12(EGRガス分配器15を含む)の暖機状態に基づき、EGRを開始する以前から、各発熱被膜29,30への通電を制御するようになっている。ここで、ECU80は、始動前吸気温度BSTHA及び始動前冷却水温度BSTHW(エンジン1の始動前における上記暖機状態)に基づき、エンジン1の始動前に各発熱被膜29,30への通電を開始するようになっている。上記したステップ490において、プレECU80a(ECU80)が、経過時間TMPがプレ通電時間TPHTを上回ったか否かを判断するのは、運転席ドアを閉状態から開いても、エンジン1が始動されない場合があることから、プレ通電開始後にプレ通電時間TPHTの経過を確認するのである。ECU80は、この第4の通電制御を実行している間にIGオンとなった場合は、上記した第1〜第3の通電制御へ移行するようになっている。
[EGRシステムの作用及び効果について]
以上説明したこの実施形態のEGRシステムの構成によれば、第1実施形態と異なり次のような作用及び効果が得られる。すなわち、ECU80は、始動前吸気温度BSTHA及び始動前冷却水温度BSTHWに基づき、エンジン1の始動前に各発熱被膜29,30への通電を開始する。従って、エンジン1の始動前から各発熱被膜29,30の発熱が始まり、その発熱温度が適度に高められる。このため、EGRガス分配器15の内壁の温度をエンジン1の始動時までに適度な温度に高めることができる。この結果、EGRを開始したときにEGRガス分配器15の内部での凝縮水の発生をより確実に抑えることができる。
<第5実施形態>
次に、第5実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
[発熱被膜に対する第5の通電制御について]
この実施形態では、各発熱被膜29,30に対する第5の通電制御の内容の点で前記各実施形態と構成が異なる。図23に、この実施形態における第5の通電制御の内容をフローチャートにより示す。
処理がこのルーチンへ移行すると、ステップ600では、ECU80は、始動後の通電制御が完了したか否かを判断する。ここで、始動後の通電制御には、例えば、エンジン1の始動後に実行する上記した第1〜第3の通電制御のいずれかが含まれる。ECU80は、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ610へ移行し、この判断結果が否定となる場合は処理をステップ600へ戻す。
ステップ610では、ECU80は、EGRがオフであるか否か、すなわちEGRを実行していないか否かを判断する。ECU80は、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ620へ移行し、この判断結果が否定となる場合は処理をステップ740へ戻す。
ステップ620では、ECU80は、EGRをオフした時間(EGRオフ時間)TEGROFを取り込む。ECU80は、EGRをオフした後、このEGRオフ時間TEGROFを計測するようになっている。
次に、ステップ630で、ECU80は、EGRをオンした時間、すなわちEGRを実行した時間(EGRオン時間)TEGRONを「0」にクリアする。
次に、ステップ640で、ECU80は、EGRオフ時間TEGROFが所定の判定時間TTHAを超えたか否かを判断する。ECU80は、この判断結果が肯定となる場合は、EGRオフ時間TEGROFが長かったものとして処理をステップ650へ移行し、この判断結果が否定となる場合は、EGRオフ時間TEGROFが短かったものとして処理をステップ600へ戻す。
ステップ650では、ECU80は、吸気温センサ77の検出値に基づき吸気温度THAを取り込む。
次に、ステップ660で、ECU80は、吸気温度THAに応じた再通電時間TH2を算出する。ECU80は、所定の再通電時間マップ(図示略)を参照することにより、吸気温度THAに応じた再通電時間TH2を求めることができる。
次に、ステップ670で、ECU80は、再通電フラグXRE(後述する)が「0」か否かを判断する。ECU80は、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ680へ移行し、この判断結果が否定となる場合は処理をステップ700へ移行する。
ステップ680では、ECU80は、各発熱被膜29,30への再通電をオンする。
次に、ステップ690で、ECU80は、各発熱被膜29,30への再通電をオンしたことから、再通電フラグXREを「1」に設定した後、処理をステップ600へ戻す。
また、ステップ670から移行してステップ700では、ECU80は、実際の再通電時間(実再通電時間)TEH2を取り込む。ECU80は、再通電を開始した後、この実再通電時間TEH2を計測するようになっている。
次に、ステップ710で、ECU80は、実再通電時間TEH2が再通電時間TH2を超えたか否かを判断する。ECU80は、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ720へ移行し、この判断結果が否定となる場合は処理をステップ600へ戻す。
ステップ720では、ECU80は、各発熱被膜29,30への再通電をオフする。
その後、ステップ730で、ECU80は、再通電フラグXREを「0」に設定した後、処理をステップ600へ戻す。
一方、ステップ610から移行してステップ740では、ECU80は、EGRオン時間TEGRONを取り込む。ECU80は、EGRをオンした後、このEGRオン時間TEGRONを計測するようになっている。
次に、ステップ750で、ECU80は、EGRオン時間TEGRONが所定時間A1より長いか否かを判断する。ECU80は、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ760へ移行し、この判断結果が否定となる場合は処理をステップ600へ戻す。
そして、ステップ760では、ECU80は、EGRオフ時間TEGROFを「0」にクリアした後、処理をステップ600へ戻す。
上記した第5の通電制御によれば、ECU80は、EGRカットを所定の判定時間TTHA(所定時間)だけ継続した場合は、エンジン1の始動後における吸気温度THA(暖機状態)に基づいて各発熱被膜29,30への再通電を実施するようになっている。
[EGRシステムの作用及び効果について]
以上説明したこの実施形態のEGRシステムの構成によれば、前記第1〜第3の実施形態の作用及び効果に加え、次のような作用及び効果が得られる。すなわち、EGRカットを所定時間だけ継続した場合は、エンジン1の始動後における吸気温度THAに基づいて各発熱被膜29,30への再通電が実施されるので、EGRカット後にも必要に応じて各発熱被膜29,30が発熱する。このため、EGRガス分配器15の内壁をEGRカット後にも適度な温度に維持することができる。この結果、EGRカット後、任意の時間が経過して再度EGRガスが導入されたときにもEGRガス分配器15の内部での凝縮水の発生を抑えることができる。
<第6実施形態>
次に、第6実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
近年、エンジン始動後の早い時期からEGRを実行することの要望が高まっている。ところが、エンジン始動後の早い時期からEGRを実行しようとすると、EGR開始の目安となる冷却水温度THW(EGR開始水温度)を低く設定する(常温に近付ける)必要がある。EGR開始水温度を低く設定すると、エンジン始動時の冷却水温度(始動時冷却水温度STHW)の状態によっては、EGRを開始する以前に各発熱被膜29,30を加熱するための通電時間が短くなる。その結果、EGRガス分配器15の内壁を十分に暖めることができなくなるおそれがある。そこで、この実施形態では、上記課題に対処するために、次のようなEGR開始水温度設定制御を実行するようになっている。図24に、その制御の内容をフローチャートにより示す。この制御では、基準となるEGR開始水温度を通常より低い「40℃」に設定している。
[EGR開始水温度設定制御について]
処理がこのルーチンへ移行すると、ステップ800で、ECU80は、IGスイッチ78からの検出信号に基づき、IGオン、すなわちエンジン1が始動を開始したか否かを判断する。ECU80は、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ810へ移行し、この判断結果が否定となる場合は処理をステップ800へ戻す。
ステップ810では、ECU80は、水温センサ71の検出値に基づき始動時冷却水温度STHWを取り込む。始動時冷却水温度STHWは、エンジン1の始動時におけるEGRガス分配器15の暖機状態を推定するために使用される。
次に、ステップ820で、ECU80は、始動時冷却水温度STHWが「30℃」より低いか否かを判断する。ここで、「30℃」は一例を示す。ECU80は、始動時冷却水温度STHWが「30℃」より低い場合は処理をステップ830へ移行し、始動時冷却水温度STHWが「30℃」以上となる場合は処理をステップ840へ移行する。
ステップ830では、ECU80は、EGR開始水温度を基準となる「40℃」に設定した後、処理をステップ800へ戻す。EGR開始水温度は、別途のEGR制御において、EGR開始の基準となる温度を意味する。EGR制御において、ECU80は、冷却水温度THWが「40℃」以上となるときにEGRを開始(EGR弁等を開弁)するようになっている。
一方、ステップ820から移行してステップ840では、ECU80は、始動時冷却水温度STHWが基準となる「40℃」より低いか否かを判断する。ECU80は、始動時冷却水温度STHWが「40℃」より低い場合(30℃≦STHW<40℃)は処理をステップ850へ移行し、始動時冷却水温度STHWが「40℃」以上となる場合は処理をステップ860へ移行する。
ステップ850では、ECU80は、EGR開始水温度を基準となる「40℃」より高い「50℃」に設定した後、処理をステップ800へ戻す。この場合、ECU80は、EGR制御において、冷却水温度THWが「50℃」以上となるときにEGRを開始(EGR弁等を開弁)することになる。
一方、ステップ860では、ECU80は、EGR開始水温度を基準となる「40℃」より更に高い「60℃」に設定した後、処理をステップ800へ戻す。この場合、ECU80は、EGR制御において、冷却水温度THWが「60℃」以上となるときにEGRを開始(EGR弁等を開弁)することになる。
なお、この実施形態では、各発熱被膜29,30に対する通電制御として、前記第3の通電制御を実行するものとする。
上記EGR開始水温度設定制御によれば、ECU80は、始動時冷却水温度STHW(エンジン1の始動時における暖機状態)とEGR開始水温度(EGRを開始するための暖機状態)との差が小さい場合は、EGR開始水温度を高温側の温度に変更するようになっている。
[EGR開始水温度を設定した後の各通電制御実行時における各種パラメータの挙動について]
ここで、EGR開始水温度を設定した後の各通電制御実行時実行時における各種パラメータの挙動を、図25に示すタイムチャートを参照しながら説明する。図25において、(a)〜(f)のパラメータは、図19における(a)〜(f)のそれと同じである。
図25(c)において、太い実線で示す第3の場合C3は、内壁温度TIWN及び始動時冷却水温度STHWが「42℃」で、EGR開始水温度が「60℃」に設定されたときEGRのオン・オフの変化を示す。この第3の場合C3は、エンジン始動時の冷却水温度THW(42℃)と基準となるEGR開始水温度(40℃)との差が小さく、EGR開始水温度を「60℃」に変更した場合を想定する。太い破線で示す第4の場合C4は、内壁温度TIWN及び始動時冷却水温度STHWが「42℃」で、EGR開始水温度が基準の「40℃」に設定されたときのEGRのオン・オフの変化を示す。この第4の場合C4は、エンジン始動時の冷却水温度THW(42℃)と基準となるEGR開始水温度(40℃)との差が小さくても、EGR開始水温度を変更せず、「40℃」のままとする場合を想定する。
図25(e)において、細い実線は上記第3の場合C3であって、各発熱被膜29,30への通電をオンした場合のEGRガス分配器15の内壁温度TIWNの変化を示す。太い実線は上記第4の場合C4であって、各発熱被膜29,30への通電をオンした場合のEGRガス分配器15の内壁温度TIWNの変化を示す。破線は冷却水温度THWの変化を示す。
図25において、時刻t1にて(a)のIGがオン(エンジン始動)となると、(b)の各発熱被膜29,30への通電がオン(発熱開始)となり、(d)のエンジン回転数NEが増加し始めると共に少し遅れて車速SPDが増加し始める。このとき、(f)の通電電流値EAMPは「1.2(A)」の通電開始電流値SAMPに設定され、その後減衰し、時刻t4にて通電要求が無くなると、(f)の通電電流値EAMPが「0」となり、(b)の各発熱被膜29,30への通電がオフ(発熱停止)となる。
ここで、第3の場合C3では、時刻t3にて、(e)の冷却水温度THWが「40℃」から変更された「60℃」に達すると、(c)のEGRがオンとなる。すなわち、第3の場合C3には、EGRが開始するよりも前に、時刻t1〜t3の間で各発熱被膜29,30が発熱し、EGRが開始する時刻t3では、(e)の内壁温度TIWNが露点温度(60℃)を越えているので、EGRが開始してもEGRガス分配器15の中で凝縮水が発生することはない。
これに対し、第4の場合C4では、時刻t1にて、(e)の冷却水温度THWが既にEGR開始水温度である「40℃」を既に超えているので、(c)のEGRがオンとなる。すなわち、第4の場合C4では、時刻t1にて、露点温度(60℃)よりも低い「42℃」でEGRが開始すると共に各発熱被膜29,30が発熱する。このため、(e)の内壁温度TIWNが露点温度(60℃)を越えるまでの時刻t1〜t2の間で、EGRガス分配器15の中で凝縮水発生CWが起きてしまうことになる。
[EGRシステムの作用及び効果について]
以上説明したこの実施形態のEGRシステムの構成によれば、前記第3実施形態の作用及び効果に加え、次のような作用及び効果が得られる。すなわち、始動時冷却水温度STHW(エンジン1の始動時における暖機状態)とEGR開始水温度としての「40℃」(EGRを開始するための暖機状態)との差が小さい場合は、EGR開始水温度が高温側の温度(50℃又は60℃)へ変更される。従って、エンジン1の始動時からEGRを開始するまでに、各発熱被膜29,30へ通電する時間が長くなる。このため、EGR開始水温度を低い温度(例えば、40℃)に設定しても、始動時冷却水温度STHWに応じてEGR開始水温度が見直されることで、EGRを開始する以前に、EGRガス分配器15の内壁の温度を適度に高めることができる。
<第7実施形態>
次に、第7実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
[発熱被膜に対する第6の通電制御について]
この実施形態では、各発熱被膜29,30に対する第6の通電制御の内容の点で前記各実施形態と構成が異なる。図26に、この実施形態における第6の通電制御の内容をフローチャートにより示す。図26のフローチャートでは、図16のフローチャートのステップ270の代わりに、ステップ900〜ステップ930が設けられる点が異なる。
処理がこのルーチンへ移行し、ECU80がステップ200以降の処理を実行し、ステップ260の判断結果が肯定になると、ECU80は、ステップ900で、EGR開始水温度SETHWと始動時冷却水温度STHWとの水温度差ΔTHWを算出する。ここで、EGR開始水温度SETHWを、例えば、「40℃」に設定することができる。
次に、ステップ910で、ECU80は、水温度差ΔTHWに応じた加算電流値ΔTHWAMPを算出する。ECU80は、例えば、図27に示すような加算電流値マップを参照することにより水温度差ΔTHWに応じた加算電流値ΔTHWAMPを求めることができる。このマップでは、水温度差ΔTHWが、「0〜50(℃)」の範囲で増加するにつれて加算電流値ΔTHWAMPが「2〜0(A)」の範囲で減少するように設定される。
次に、ステップ920で、ECU80は、通電開始電流値SAMPに加算電流値ΔTHWAMPを加算することにより、最終通電開始電流値SAMPEを算出する。
そして、ステップ930では、ECU80は、各発熱被膜29,30へ最終通電開始電流値SAMPEで通電を開始した後、処理をステップ280へ移行する。
上記した第6の通電制御によれば、第3の通電制御と異なり、ECU80は、各発熱被膜29,30への通電に際し、エンジン1の始動時における吸気通路2及びEGR通路12(EGRガス分配器15を含む)の暖機状態とEGRを開始するための上記暖機状態との差に応じて各発熱被膜29,30への通電の電流値を増加させるようになっている。詳しくは、ECU80は、始動時冷却水温度STHWとEGR開始水温度SETHWとの水温度差ΔTHWに応じた加算電流値ΔTHWAMPを、始動時吸気温度STHA及び始動時冷却水温度STHWに応じた通電開始電流値SAMPに加算することで最終通電開始電流値SAMPEを求め、その最終通電開始電流値SAMPEにより各発熱被膜29,30への通電を開始するようになっている。
[第6の通電制御実行時における各種パラメータの挙動について]
ここで、第6の通電制御実行時における各種パラメータの挙動を、図28に示すタイムチャートを参照しながら説明する。図28において、(a)〜(f)のパラメータは、図19における(a)〜(f)のそれと同じである。図28(f)において、太い実線は本実施形態の第6の通電制御の場合EC6の通電電流値EAMPを示し、太い破線は第3の実施形態の第3の通電制御の場合EC3の通電電流値EAMPを示す。図28(e)において、太い実線は第6の通電制御の場合EC6の内壁温度TIWN(各発熱被膜29,30への通電をオンした場合)の変化を示し、細い実線は第3の通電制御の場合EC3の内壁温度TIWN(各発熱被膜29,30への通電をオンした場合)の変化を示し、破線は冷却水温度THWの変化を示す。
図28に示すように、時刻t1では、(e)の冷却水温度THWが「30℃」のときに、(a)のIGがオン(エンジン始動)となり、(b)の各発熱被膜29,30への通電がオン(通電開始)となり、(d)のエンジン回転数NEと車速SPDが増加を始める。
このとき、上記した第3の通電制御の場合EC3では、(f)の通電電流値EAMPが、「30℃」の冷却水温度THWに応じた「1.5(A)」で通電が開始され、その後、通電電流値EAMPが減衰され、「0.4(A)」の下限電流値LAMPに達した後、時刻t4で通電がカットされ、(b)の各発熱被膜29,30への通電がオフとなる。この場合、EGR開始水温度SETHWは「40℃」であり、始動時冷却水温度STHWは「30℃」であり、その水温度差ΔTHWは「10℃」と少ないことから、冷却水温度THWは、エンジン始動後間もない時刻t2でEGR開始水温度SETHWである「40℃」に達してしまい、EGRがオン(EGR開始)となる。ところが、時刻t2の時点では、(e)の内壁温度TIWNが露点温度(60℃)より低いことから、内壁温度TIWNが露点温度(60℃)に達する時刻t3までの間で、EGRガス分配器15の中では凝縮水発生CWが起きてしまう。
これに対し、上記した第6の通電制御の場合EC6では、時刻t1にて、(f)の通電電流値EAMP(最終通電開始電流値SAMPE)が、「1.5(A)」の通電開始電流値SAMPに対し「10℃」の水温度差ΔTHWに応じた「1.5(A)」だけ加算された「3.0(A)」となる。そして、この加算された最終通電開始電流値SAMPEにより各発熱被膜29,30への通電が開始される。その後、(f)の通電電流値EAMPは、減衰され、時刻t4で通電がカットされ、(b)の各発熱被膜29,30への通電がオフとなる。この場合、EGR開始水温度SETHWと始動時冷却水温度STHWとの水温度差ΔTHWが「10℃」と少なくとも、通電電流値EAMPの増加により、(e)の内壁温度TIWNの増加率が大きくなり、エンジン始動後間もない時刻t2で(e)の内壁温度TIWNが露点温度(60℃)を越えることになる。このため、時刻t2以降において、EGRガス分配器15の中で凝縮水を発生させることなくEGRを開始することができる。
[EGRシステムの作用及び効果について]
以上説明したこの実施形態のEGRシステムの構成によれば、前記第3実施形態の作用及び効果に加え、次のような作用及び効果が得られる。すなわち、各発熱被膜29,30への通電に際し、始動時冷却水温度STHW(エンジン1の始動時における暖機状態)とEGR開始水温度SETHW(EGRを開始するための暖機状態)との水温度差ΔTHW(差)に応じて各発熱被膜29,30への最終通電開始電流値SAMPE(通電の電流値)が増加する。従って、エンジン1の始動時からEGRを開始するまでに通電する電流値が増加した分だけ各発熱被膜29,30からの発熱が増える。このため、EGR開始水温度を相対的に低い温度(例えば、40℃)に設定しても、EGRを開始する以前に、EGRガス分配器15の内壁の温度を速やかに高めることができる。
<第8実施形態>
次に、第8実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
この実施形態では、EGRガス分配器15の電気的構成と各発熱被膜29,30に対する第7の通電制御の内容の点で前記各実施形態と構成が異なる。図29に、この実施形態のEGRガス分配器15のガスチャンバ22を図6に準ずる断面図により示す。図29に示すように、この実施形態において、下ケーシング27には、その内壁の温度を検出するための温度センサ81が設けられる。この温度センサ81は、ECU80に接続される。温度センサ81は、下ケーシング27の内壁の温度を内壁温度TIWとして検出し、その検出信号をECU80へ出力するようになっている。この実施形態では、各ケーシング26,27のうち下ケーシング27の内壁温度TIWを検出するように構成したが、各ケーシング26,27それぞれの内壁温度を検出するように温度センサを設けることもできる。
[発熱被膜に対する第7の通電制御について]
図30に、この実施形態における第7の通電制御の内容をフローチャートにより示す。処理がこのルーチンへ移行すると、ステップ1000で、ECU80は、IGスイッチ78からの検出信号に基づき、IGオン、すなわちエンジン1が始動を開始したか否かを判断する。ECU80は、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ1010へ移行し、この判断結果が否定となる場合は処理をステップ1070へ移行する。
ステップ1010では、ECU80は、温度センサ81の検出信号に基づき内壁温度TIWを取り込む。
次に、ステップ1020で、ECU80は、通電フラグXEG(後述する)が「0」か否かを判断する。ECU80は、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ1030へ移行し、この判断結果が否定となる場合は処理をステップ1060へ移行する。
ステップ1030では、ECU80は、内壁温度TIWが「60℃」より低いか否かを判断する。「60℃」は一例であり、露点温度を想定したものである。ECU80は、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ1040へ移行し、この判断結果が否定となる場合は処理をステップ1070へ移行する。
ステップ1040では、内壁温度TIWが露点温度より低いことから、ECU80は、EGRガス分配器15の内壁を加熱するために各発熱被膜29,30への通電をオンする。
次に、ステップ1050で、ECU80は、通電フラグXEGを「1」に設定した後、処理をステップ1000へ戻す。
ステップ1020から移行してステップ1060では、ECU80は、内壁温度TIWが「60℃」よりやや高い「70℃」より低いか否かを判断する。「70℃」は一例であり、凝縮水が発生しなくなったことを推定できる温度である。ECU80は、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ1040へ移行し、この判断結果が否定となる場合は処理をステップ1070へ移行する。
ステップ1000、ステップ1030又はステップ1060から移行してステップ1070では、ECU80は、EGRガス分配器15の内壁を加熱しないために各発熱被膜29,30への通電をオフする。
次に、ステップ1080で、ECU80は、通電フラグXEGを「0」に設定した後、処理をステップ1000へ戻す。
上記第7の通電制御によれば、ECU80は、検出される内壁温度TIW(暖機状態)に基づき、EGR開始以前から各発熱被膜29,30への通電を制御するようになっている。
[EGRシステムの作用及び効果について]
以上説明したこの実施形態のEGRシステムの構成によれば、前記各実施形態とは異なり、実際に検出される内壁温度TIW(暖機状態)に基づき各発熱被膜29,30への通電を制御するので、EGRガス分配器15の内壁の温度をより精密に制御することができる。
<第9実施形態>
次に、第9実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
[EGRガスが流れる吸気通路について]
この実施形態では、エンジンシステムにおいて発熱被膜が設けられる部位の点で前記各実施形態と異なる。前記各実施形態では、EGRガス分配器15(EGR通路)の各ケーシング26,27の内壁に設けられる各発熱被膜29,30及び通電に関する電気的構成と、その通電制御に関する構成について説明した。これに対し、この実施形態では、各実施形態それぞれの各発熱被膜29,30及び通電に関する電気的構成が、EGRガス分配器15ではなく、EGRガスが流れる吸気通路2(吸気マニホールドホールド5を含む)に設けられる場合について説明する。
すなわち、図31に、エンジンシステムを概略構成図により示す。図31に示すように、このエンジンシステムは、エンジン1の吸気通路2と排気通路3に過給機8が設けられ、その吸気通路2と排気通路3との間に低圧ループタイプのEGR装置17が設けられる。過給機8は、吸気通路2に設けられるコンプレッサ8aと、排気通路3に設けられるタービン8bと、コンプレッサ8aとタービン8bを一体回転させる回転軸8cとを含む。コンプレッサ8aは、スロットル装置4よりも上流の吸気通路2に配置される。コンプレッサ8aより上流の吸気通路2には、吸気絞り弁18とエアクリーナ9が設けられる。タービン8bは、排気マニホールド6と触媒7との間の排気通路3に配置される。サージタンク5aには、インタークーラ10が設けられる。EGR装置17を構成するEGR通路12は、その入口12aが触媒7より下流の排気通路3に接続され、その出口12bは、コンプレッサ8aと吸気絞り弁18との間の吸気通路2に接続される。EGR通路12には、EGRクーラ13とEGR弁14が設けられる。
図31において、前記各実施形態の各発熱被膜29,30及び通電に関する電気的構成が設けられる吸気通路2の部分は、紗を付して示す。すなわち、この実施形態では、EGR通路12の出口12bからコンプレッサ8aの間の吸気通路2の部分と、コンプレッサ8aからエンジン1までの間の吸気通路2の部分及び吸気マニホールド5に、各実施形態の各発熱被膜29,30及び通電に関する電気的構成が設けられる。また、この実施形態で、ECU80は、前記各実施形態で説明した第1〜第7の通電制御及びEGR開始水温度設定制御のうち少なくとも一つを実行するように設定することができる。
[EGRシステムの作用及び効果について]
以上説明したこの実施形態のEGRシステムの構成によれば、各発熱被膜29,30及び通電に関する電気的構成が設けられた吸気通路2の部分及び吸気マニホールド5の部分につき、前記各実施形態の作用及び効果と同等の作用及び効果を得ることができる。
<第10実施形態>
次に、第10実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
[発熱被膜に対する第8の通電制御について]
この実施形態では、各発熱被膜29,30に対する第8の通電制御の内容の点で第8実施形態と構成が異なる。
各発熱被膜29,30の昇温特性について検討する。この実施形態では、各発熱被膜29,30は、低熱伝導率を有する樹脂製のケーシング26,27の内面に形成されていることから、その断熱効果により、冷却水よりも遥かに昇温特性が良いことが確認されている。また、各発熱被膜29,30は、低温度であるほど電気抵抗が低下し、昇温特性が良いことが確認されている。ここで、エンジン1の燃焼を考慮すると、外気温度(吸気温度THAや冷却水温度THW)が低いほど、燃焼温度が低く、燃焼耐力が低下するので、EGRを開始するための冷却水温度THWは高温側にシフトせざるを得ない。従って、始動時冷却水温度STHWが低くなるほど、各発熱被膜29,30を昇温させる時間を確保できることになる。そこで、この実施形態では、上記のように、エンジン1の始動時の暖機状態(吸気温度THA、冷却水温度THW)の違いに応じて、各発熱被膜29,30への通電開始のタイミングを制御するために、第8の通電制御を実行するようになっている。
図32に、その第8の通電制御の内容をフローチャートにより示す。処理がこのルーチンへ移行すると、ECU80は、ステップ1100で、各種センサ等71〜77,81の検出値に基づき、エンジン回転数NE、エンジン負荷KL、冷却水温度THW、吸気温度THA及び内壁温度TIWをそれぞれ取り込む。
次に、ステップ1110で、ECU80は、エンジン回転数NEとエンジン負荷KLに応じた目標EGR開度TOEGRを算出する。目標EGR開度TOEGRは、EGR弁14の開度を制御するための指令値である。ECU80は、例えば、所定の目標EGR開度マップ(図示略)を参照することにより、エンジン回転数NEとエンジン負荷KLに応じた目標EGR開度TOEGRを求めることができる。
次に、ステップ1120で、ECU80は、吸気温度THAに応じたEGR開始水温度SETHWを算出する。ECU80は、例えば、図33に示すようなEGR開始水温度マップを参照することにより、吸気温度THAに応じたEGR開始水温度SETHWを求めることができる。このマップでは、吸気温度THAが「−15〜25(℃)」の範囲で高くなるに連れて、EGR開始水温度SETHWが「85〜40(℃)」の範囲で低くなるように設定される。また、このマップでは、吸気温度THAが「−15℃」以下では、EGR開始水温度SETHWが「85℃」一定となり、吸気温度THAが「25℃」以上では、EGR開始水温度SETHWが「40℃」一定となるように設定される。
次に、ステップ1130で、ECU80は、各発熱被膜29,30の通電を開始する冷却水温度THWを補正するための、吸気温度THAに応じた補正水温度KHTHWを算出する。ECU80は、例えば、図34に示すような補正水温度マップを参照することにより、吸気温度THAに応じた補正水温度KHTHWを求めることができる。このマップでは、吸気温度THAが「−15〜40(℃)」の範囲で高くなるに連れて、補正水温度KHTHWが「30〜0(℃)」の範囲で低くなるように設定される。また、このマップでは、吸気温度THAが「−15℃」以下では、補正水温度KHTHW「30℃」一定となり、吸気温度THAが「40℃」以上では、補正水温度KHTHWが「0℃」一定となるように設定される。
次に、ステップ1140で,ECU80は、冷却水温度THWが、EGR開始水温度SETHWから補正水温度KHTHWを減算した温度以上であるか否かを判断する。ここで、EGR開始水温度SETHWから補正水温度KHTHWを減算するのは、吸気温度THAが低いほど各発熱被膜29,30の昇温特性が良くなることを各発熱被膜29,30への通電開始のタイミングに反映させるためである。ECU80は、この判断結果が肯定となる場合は、各発熱被膜29,30への通電を開始できる冷却水温度THWに達したものとして処理をステップ1150へ移行する。また、ECU80は、この判断結果が否定となる場合は、各発熱被膜29,30への通電を開始できる冷却水温度THWに達していないものとして処理をステップ1100へ戻す。
ステップ1150では、ECU80は、各発熱被膜29,30への通電をオンする。すなわち、各発熱被膜29,30への通電を開始する。
次に、ステップ1160で、ECU80は、冷却水温度THWがEGR開始水温度SETHW以上であるか否かを判断する。ECU80は、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ1170へ移行し、この判断結果が否定となる場合は処理をステップ1190へ移行する。
ステップ1170では、ECU80は、各発熱被膜29,30への通電停止条件が成立したか否かを判断する。ここで、通電停止条件として、通電時間(図11参照)、水温条件(図14参照)及び各発熱被膜29,30の電流値又は抵抗値から温度を予測して判断すること等を想定することができる。ECU80は、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ1180へ移行し、この判断結果が否定となる場合は処理をステップ1200へ移行する。
ステップ1180では、ECU80は、通電停止条件が成立していることから、各発熱被膜29,30への通電をオフする。
一方、ステップ1190では、ECU80は、EGRをカットするために、目標EGR開度TOEGRを「0」に設定し、処理をステップ1200へ移行する。
そして、ステップ1170、1180又はステップ1190から移行してステップ1200では、ECU80は、EGR弁14を目標EGR開度TOEGRに制御する。すなわち、目標EGR開度TOEGRが「0」以外の所定開度となる場合は、ECU80は、EGR弁14をその開度に制御する。一方、目標EGR開度TOEGRが「0」となる場合は、ECU80は、EGR弁14を全閉に制御する。その後、ECU80は、処理をステップ1100へ戻す。
上記した第8の通電制御によれば、ECU80は、吸気通路2及びEGR通路12(EGRガス分配器15を含む)の暖機状態に基づき、EGRを開始する以前から、各発熱被膜29,30への通電を制御するようになっている。ここで、ECU80は、各発熱被膜29,30への通電に際し、エンジン1の始動時における上記暖機状態に応じて、各発熱被膜29,30への通電を開始するようになっている。すなわち、ECU80は、エンジン1の始動時における吸気温度THA(暖機状態)に応じて、EGR開始水温度SETHWから補正水温度KHTHWを減算した温度(通電を開始するための通電開始暖機状態)を算出し、エンジン1の始動後に冷却水温度THW(暖機状態)がEGR開始水温度SETHWから補正水温度KHTHWを減算した温度となったときに各発熱被膜29,30への通電をオン(開始)するようになっている。また、ECU80は、EGR開始水温度SETHWと補正水温度KHTHWのそれぞれを、検出される吸気温度THA(暖機状態)に応じて求めるようになっている。
[EGRシステムの作用及び効果について]
以上説明したこの実施形態のEGRシステムの構成によれば、次のような作用及び効果を有する。すなわち、各発熱被膜29,30の昇温特性は、エンジン1の始動時における被膜の温度が低いほど良くなる傾向がある。ECU80は、エンジン1の始動時における被膜の温度の代用として吸気温度THAを用い、その温度に応じて、EGR開始水温度SETHWから補正水温度KHTHWを減算した温度(通電開始暖機状態)を算出し、エンジン1の始動後に冷却水温度THW(暖機状態)がEGR開始水温度SETHWから補正水温度KHTHWを減算した温度となったときに各発熱被膜29,30への通電を開始する。従って、各発熱被膜29,30は、その暖機状態に応じた昇温特性に基づいて通電が開始される。このため、各発熱被膜29,30をEGRガス分配器15の内壁の加熱に必要な時間だけ発熱させることができ、不要な発熱を回避することができる。この結果、システムを省電力化することができ、各発熱被膜29,30の耐用時間を延ばすことができる。
<第11実施形態>
次に、第11実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
この実施形態では、エンジンシステムの電気的構成と各発熱被膜29,30に対する第9の通電制御の内容の点で第10実施形態と構成が異なる。すなわち、この実施形態の電気的構成は、第4実施形態と同様、ECU80が、エンジン1の始動前に作動するプレECU80aを含み、ECU80に対しドアセンサ79が接続される(図20参照)。
[発熱被膜に対する第9の通電制御について]
図35に、この実施形態における第9の通電制御の内容をフローチャートにより示す。図35のフローチャートでは、ステップ1100の前にステップ1300が設けられ、ステップ1130とステップ1140の代わりに、ステップ1310〜ステップ1340が設けられる点で図32のフローチャートと異なる。
処理がこのルーチンへ移行すると、ECU80は、ステップ1300で、IGオフで、運転席ドアが閉状態から開いたタイミングでプレECU80aをオンする。ECU80は、ドアセンサ79の検出結果に基づき運転席ドアが閉状態から開いたことを判断することができる。
その後、ECU80は、ステップ1100〜ステップ1120の処理を実行した後、ステップ1310で、吸気温度THAに応じた通電開始水温度SHTHW(単位は「℃」)を算出する。通電開始水温度SHTHWは、エンジン1の始動後に各発熱被膜29,30に対する通電を開始するための冷却水温度THWを意味する。ECU80は、例えば、図36に示すような通電開始水温度マップを参照することにより、吸気温度THAに応じた通電開始水温度SHTHWを求めることができる。このマップでは、吸気温度THAが「−15〜25(℃)」の範囲で高くなるに連れて、通電開始水温度SHTHWが「55〜30(℃)」の範囲で低くなるように設定される。また、このマップでは、吸気温度THAが「−15℃」以下では、通電開始水温度SHTHWが「55℃」一定となり、吸気温度THAが「25℃」以上では、通電開始水温度SHTHWが「30℃」一定となるように設定される。
次に、ステップ1320で、ECU80は、吸気温度THAが「25℃」より低いか否かを判断する。「25℃」は一例である。ECU80は、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ1330へ移行し、この判断結果が否定となる場合は処理をステップ1340へ移行する。
ステップ1330では、ECU80は、冷却水温度THWが通電開始水温度SHTHW以上となるか否かを判断する。ECU80は、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ1150へ移行し、前述したステップ1150以降の処理を実行する。また、ECU80は、この判断結果が否定となる場合は処理をステップ1300へ戻す。
一方、ステップ1320から移行してステップ1340では、ECU80は、各発熱被膜29,30へのプレ通電をオンする。すなわち、ECU80は、エンジン1の始動前に各発熱被膜29,30へのプレ通電を開始する。その後、ECU80は、処理をステップ1160へ移行し、ステップ1160以降の処理を実行する。
上記した第9の通電制御によれば、ECU80は、吸気通路2及びEGR通路12(EGRガス分配器15を含む)の暖機状態に基づき、EGRを開始する以前から、各発熱被膜29,30への通電を制御するようになっている。ここで、ECU80は、各発熱被膜29,30への通電に際し、エンジン1の始動時における上記暖機状態に応じて、各発熱被膜29,30への通電を開始するようになっている。すなわち、ECU80は、エンジン1の始動時における吸気温度THA(暖機状態)に応じて、通電開始水温度SHTHW(通電を開始するための通電開始暖機状態)を算出し、エンジン1の始動後に冷却水温度THW(暖機状態)が通電開始水温度SHTHWとなったときに各発熱被膜29,30への通電をオン(開始)するようになっている。また、ECU80は、EGR開始水温度SETHWと通電開始水温度SHTHWのそれぞれを、検出される吸気温度THA(暖機状態)に応じて求めるようになっている。
ここで、吸気温度THAが高い場合は、吸気温度THAとEGR開始水温度SETHWとの差が小さく、各発熱被膜29,30への通電を開始したとしても、その通電時間が短くなってしまう。そこで、上記した第9の通電制御によれば、ECU80(プレECU80a)は、エンジン1の始動前に、検出される吸気温度THA(暖機状態)が所定の「25℃」(暖機状態)に達していると判断したときは、エンジン1の始動前から各発熱被膜29,30へのプレ通電をオン(開始)するようになっている。
[EGRシステムの作用及び効果について]
以上説明したこの実施形態のEGRシステムの構成によれば、次のような作用及び効果を有する。すなわち、ECU80は、エンジン1の始動時における吸気温度THAに応じて、通電開始水温度SHTHW(通電開始暖機状態)を算出し、エンジン1の始動後に冷却水温度THW(暖機状態)が通電開始水温度SHTHWとなったときに各発熱被膜29,30への通電をオン(開始)する。従って、各発熱被膜29,30は、その暖機状態に応じた昇温特性に基づいて通電が開始される。このため、各発熱被膜29,30をEGRガス分配器15の内壁の加熱に必要な時間だけ発熱させることができ、不要な発熱を回避することができる。この結果、システムを省電力化することができ、各発熱被膜29,30の耐用時間を延ばすことができる。
また、この実施形態の構成によれば、エンジン1の始動前に各発熱被膜29,30へのプレ通電を開始するので、エンジン1の始動前から各発熱被膜29,30の発熱が始まり、その発熱温度が適度に高められる。このため、EGRガス分配器15の内壁の温度をエンジン1の始動時までに適度な温度に高めることができる。この結果、EGRを開始したときにEGRガス分配器15の内部での凝縮水の発生をより確実に抑えることができる。
なお、この開示技術は前記各実施形態に限定されるものではなく、開示技術の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜に変更して実施することもできる。
(1)前記各実施形態では、図4に示すように、ガス導入通路21(通路部21aと二つの分岐通路部21b,21cを含む)と、一つのガスチャンバ22(その内径が、ガス導入通路21のそれよりも大きい。)と、4つのガス分配通路23(その内径が、ガス導入通路21やガスチャンバ22のそれよりも小さい。)とからEGRガス分配器15を構成した。これに対し、図32にEGRガス分配器51を平面図で示すように、ガスチャンバ52と各ガス分配通路53を、ガス導入通路54と同じ内径に構成することもできる。また、図32におけるガスチャンバ52を中間部で二分割することで、図33にEGRガス分配器57を平面図で示すように、EGRガス分配器57の全体をトーナメント形状に構成することもできる。
(2)前記各実施形態では、EGRガス分配器15又はEGRガスが流れる吸気通路2及び吸気マニホールド5に設けられる上発熱被膜29と下発熱被膜30の両方を同時に通電するように構成したが、各発熱被膜29,30を個別に通電するように構成することもできる。
(3)前記第3実施形態では、各発熱被膜29,30への通電に際し、エンジン1の始動時における暖機状態に基づいて各発熱被膜29,30への通電の電流値を制御するように構成した。これに対し、発熱被膜への通電に際し、エンジンの始動時における暖機状態に基づいて発熱被膜への通電の電圧値を制御するように構成することもできる。
(4)前記第7実施形態では、各発熱被膜29,30への通電に際し、エンジン1の始動時における吸気通路2及びEGR通路12(EGRガス分配器15を含む)の暖機状態とEGRを開始するための上記暖機状態との差に応じて各発熱被膜29,30への通電の電流値を増加させるように構成した。これに対し、発熱被膜への通電に際し、エンジンの始動時における吸気通路及びEGR通路の暖機状態とEGRを開始するための上記暖機状態との差に応じて発熱被膜への通電の電圧値を増加させるように構成することもできる。
この開示技術は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンにおけるEGRガスが流れる吸気通路及びEGR通路に利用することができる。
1 エンジン
2 吸気通路
3 排気通路
5 吸気マニホールド(吸気通路)
12 EGR通路
15 EGRガス分配器(EGR通路)
29 上発熱被膜
30 下発熱被膜
31 上プラス電極
32 上マイナス電極
33 下プラス電極
34 下マイナス電極
51 EGRガス分配器(EGR通路)
57 EGRガス分配器(EGR通路)
71 水温センサ(暖機状態検出手段)
77 吸気温センサ(暖機状態検出手段)
80 ECU(通電制御手段、EGR制御手段)
81 温度センサ(暖機状態検出手段)
THW 冷却水温度(暖機状態)
STHW 始動時冷却水温度(暖機状態)
THA 吸気温度(暖機状態)
STHA 始動時吸気温度(暖機状態)
TIW 内壁温度(暖機状態)

Claims (10)

  1. エンジンから排気通路へ排出される排気の一部をEGRガスとしてEGR通路を介して吸気通路へ流して前記エンジンへ還流させるように構成したEGRシステムにおいて、
    前記EGRガスが流れる前記吸気通路及び前記EGR通路の少なくとも一方の内壁に設けられる発熱被膜と、
    前記発熱被膜に通電するための少なくとも一対のプラス電極及びマイナス電極と、
    前記吸気通路及び前記EGR通路の暖機状態を検出するための暖機状態検出手段と、
    検出される前記暖機状態に基づき、EGRを開始する以前から、前記発熱被膜への通電を制御するための通電制御手段と
    を備えたことを特徴とするEGRシステム。
  2. 請求項1に記載のEGRシステムにおいて、
    前記通電制御手段は、前記発熱被膜への通電に際し、前記エンジンの始動時における前記暖機状態に基づいて通電時間を制御する
    ことを特徴とするEGRシステム。
  3. 請求項1に記載のEGRシステムにおいて、
    前記通電制御手段は、前記発熱被膜への通電に際し、前記エンジンの始動時における前記暖機状態に基づいて前記通電をカットするための通電カット暖機状態を算出し、前記発熱被膜への通電後に、前記通電カット暖機状態に基づいて前記通電をカットする
    ことを特徴とするEGRシステム。
  4. 請求項1乃至3のいずれかに記載のEGRシステムにおいて、
    前記通電制御手段は、前記発熱被膜への通電に際し、前記エンジンの始動時における前記暖機状態に基づいて前記通電の電流値又は電圧値を制御する
    ことを特徴とするEGRシステム。
  5. 請求項4に記載のEGRシステムにおいて、
    前記通電制御手段は、前記発熱被膜への通電に際し、前記エンジンの始動時における前記暖機状態と前記EGRを開始するための前記暖機状態との差に応じて前記通電の電流値又は電圧値を増加させる
    ことを特徴とするEGRシステム。
  6. 請求項1乃至5のいずれかに記載のEGRシステムにおいて、
    前記通電制御手段は、前記エンジンの始動前における前記暖機状態に基づいて前記エンジンの始動前に前記発熱被膜への通電を開始する
    ことを特徴とするEGRシステム。
  7. 請求項1乃至6のいずれかに記載のEGRシステムにおいて、
    前記通電制御手段は、EGRカットを所定時間継続した場合は、前記エンジンの始動後における前記暖機状態に基づいて前記発熱被膜への再通電を実施する
    ことを特徴とするEGRシステム。
  8. 請求項1乃至7のいずれかに記載のEGRシステムにおいて、
    前記通電制御手段は、前記エンジンの始動時における前記暖機状態に応じて前記通電を開始するための通電開始暖機状態を算出し、前記エンジンの始動後に前記暖機状態が前記通電開始暖機状態となったときに前記発熱被膜への通電を開始する
    ことを特徴とするEGRシステム。
  9. 請求項1乃至8のいずれかに記載のEGRシステムにおいて、
    前記EGRを制御するためのEGR制御手段を更に備え、
    前記EGR制御手段は、前記エンジンの始動時における前記暖機状態と前記EGRを開始するための前記暖機状態との差が小さい場合は、前記EGRを開始するための前記暖機状態を高温側の暖機状態へ変更する
    ことを特徴とするEGRシステム。
  10. 請求項1乃至9のいずれかに記載のEGRシステムにおいて、
    前記暖機状態を示すパラメータは、前記エンジンに吸入される吸気の温度、前記エンジンの冷却水の温度、前記吸気通路の内壁の温度及び前記EGR通路の内壁の温度のうち少なくとも一つを含む
    ことを特徴とするEGRシステム。
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